取代芳香族化合物对4种水生生物的毒性研究

建立了105种取代芳香族化合物对4种水生生物(发光菌、四膜虫、大型蚤和斑马鱼)的毒性QSAR模型.取代芳香族化合物对生物体的毒性主要是由2个过程引起,化合物首先穿透细胞膜,然后与机体发生反应.讨论了生物种的种间和种内差别,这种差别可能与生物的脂肪含量有关.化合物分成了3类,非极性麻醉型化合物、极性麻醉型化合物和反应型化合物,极性麻醉型化合物比非极性麻醉型化合物毒性要高,反应型化合物毒性最高.     

硫丹致生精细胞凋亡及其机制研究

即将列入持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)的硫丹对生物体的影响已经成为国际关注的焦点.为探讨硫丹对生精细胞凋亡影响及机制,以7.0、3.5和1.75 mg/kg剂量灌胃,连续染毒小鼠28 d.采用激光共聚焦扫描显微镜观察到染毒组小鼠凋亡的生精细胞形态学特征,二苯胺法测定到各染毒组DNA降解率显著升高(p＜0.01).利用Fluo-3能特异性地与细胞内钙离子结合并激发产生激光的特性,采用激光共聚焦扫描显微镜观察到染毒后小鼠生精细胞内游离钙离子浓度升高(p＜0.01).紫外分光光度法检测到生精细胞Na K -ATPase及Ca2 Mg2 -ATPase活力显著下降(p＜0.01),结果硫丹可诱导睾丸生精细胞凋亡.说明硫丹可抑制Na K -ATPase及Ca2 Mg2 -ATPase活力,使细胞膜主动转运Ca2 的功能受限,细胞的排钙能力降低,导致细胞内Ca2 浓度持续升高,即细胞钙超载,继发细胞钙稳态失衡.     

酵母菌吸附重金属铬的生理代谢机理及细胞形貌分析

从细胞的生理代谢及微观形貌方面研究了1株酵母菌富集废水中铬的机理.阳离子运输实验表明:酵母菌在吸附铬的过程中,伴随着K 、Mg2 、Na 、Ca2 等阳离子的大量释放,铬离子和质子的跨膜运输与胞内阳离子释放相耦合;反应30 min,细胞对铬的吸附接近饱和,阳离子与铬的交换达到平衡.同时细胞分泌酰胺和蛋白等有机分子,作为Cr(Ⅵ)的还原性物质及离子主动运输的载体,促进了铬的胞内积累.原子力显微镜、扫描电镜、X射线衍射能谱分析吸附铬前后细胞微观形貌、元素含量变化:细胞表面高毒性铬的沉积、细胞膜通透性的增强、铬与细胞内有机大分子的螯合作用,及胞内大量维持细胞结构的阳离子向体外扩散等行为破坏了细胞的微观结构,致使细胞产生空壳、内陷甚至裂解等现象.     

二氧化硫对大鼠血红细胞膜流动性及其酶活性的影响

以二氧化硫(SO2)吸入后大鼠血红细胞膜为研究对象,测定了血红细胞膜流动性与定位于膜上及与膜特性有关的各种酶活性的影响.结果显示,SO2吸入后大鼠的膜脂流动性降低,膜脂质过氧化程度加重,膜结合酶SOD、Na -K -ATPase和Ca2 -Mg2 -ATPase活性降低,胞内酶LDH在血浆中的含量升高.以上结果表明,SO2吸入引起了红细胞膜组分分布和功能的改变,使膜的通透性升高.SO2对生物膜结构和功能的损伤是其毒性作用的起点.     

改性小麦秸秆去除赤潮异弯藻的实验研究

研究了改性小麦秸秆对赤潮异弯藻的去除作用和机制.结果表明,在与未改性秸秆相同用量(0.10 g/L)的情况下,在120 m in时,改性秸秆对赤潮异弯藻的去除率可以从10%左右提高到80%以上.为了探讨改性秸秆对赤潮异弯藻的去除机制,测定了核苷酸在260 nm时的吸光度,结果发现水体内核苷酸物质浓度增大,说明在此作用过程中,藻细胞膜结构遭到破坏,核苷酸物质由胞内释放.当改性秸秆用量为0.15 g/L时,释放核苷酸在260nm时吸光度与正常细胞的吸光度比值为1.17,此时改性秸秆对赤潮异弯藻造成的损害是不可逆的.实验发现,改性秸秆对赤潮异弯藻同时具有吸附作用和灭杀作用.当浓度较低时,改性秸秆通过吸附细胞体,或者与细胞膜结合,从而导致部分藻细胞的絮凝;而当浓度进一步增加时,改性秸秆可以破坏细胞膜的结构,导致大量膜内物质的释放,进而导致藻细胞的死亡.     

对二甲苯及其代谢物对HepG2的细胞毒性效应研究

对二甲苯作为一种重要的苯系物化工原料,生产使用量非常大.进入人体的对二甲苯主要在肝脏中代谢,生成对甲基苄醇和对甲基苯甲酸.目前,关于对二甲苯及其代谢物的肝脏毒性数据仍不够充分.本研究以人肝癌细胞(HepG2)作为实验模型,在细胞层面评价了对二甲苯及其代谢产物(对甲基苄醇和对甲基苯甲酸)的毒性效应,着重探讨了化合物对细胞活力、细胞膜完整性、细胞凋亡的影响.研究结果显示,对二甲苯及其代谢产物对HepG2细胞的急性毒性大小顺序为:对甲基苄醇对甲基苯甲酸对二甲苯.显然,对二甲苯在机体内发生代谢转化后具有毒性增加的趋势.另外,对二甲苯及其代谢产物暴露能够引起细胞膜破损,导致细胞坏死,并诱导一定程度的细胞凋亡现象.该研究发现为对二甲苯作为常见溶剂的生产使用提供了安全性评价的重要科学数据.     

二氧化硫诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡效应研究

采用蚕豆叶面气孔保卫细胞,研究SO2衍生物(Na2SO3与NaHSO3混合液,3:1,mmol·L-1)对细胞的致死效应.结果表明,在浓度1～4mmol·L-1内,SO2衍生物暴露3h可使表皮保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,并致胞内活性氧和Ca2+水平升高;随着处理浓度的提高细胞死亡率增高.一定浓度的抗坏血酸(AsA)或过氧化氢酶(CAT)与SO2衍生物共同作用时,胞内活性氧水平降低,细胞死亡率下降.Ca2+螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)或Ca2+通道抑制剂LaCl3与SO2衍生物共同作用时,胞内钙水平与细胞死亡率降低.LaCl3能降低H2O2诱导的细胞死亡率.研究结果表明,SO2致蚕豆保卫细胞死亡与胞内活性氧水平增高有关,活性氧能激活质膜Ca2+通道,使胞外Ca2+内流,造成胞内Ca2+浓度升高,介导细胞死亡;胁迫组气孔保卫细胞活性降低或死亡,将导致气孔运动失调.     

NO、ROS对SO_2诱导的万寿菊保卫细胞凋亡的调控

一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)均是非常重要的信号分子,然而其在二氧化硫(SO2)对观赏植物毒作用过程中可能的信号作用还不清楚.因此,本文以万寿菊叶片下表皮为材料,采用表皮条分析法研究了SO2胁迫引起的保卫细胞死亡和胞内NO、ROS水平变化情况.结果显示:SO2衍生物(终浓度0.4~4.0 mmol·L-1)处理能引起万寿菊叶片下表皮保卫细胞生理活性下降,死亡率增加,且存在剂量效应,细胞出现核固缩、核降解、核拉长等典型核凋亡特征.同时,保卫细胞内NO、ROS和Ca2+水平显著升高(p0.05).用不同浓度的NO干扰剂(NO合酶抑制剂L-NAME、硝酸还原酶抑制剂Na N3及NO清除剂c-PTIO)、ROS清除剂(CAT和As A)、钙离子干扰剂(Ca2+螯合剂EGTA和Ca2+通道抑制剂La Cl3)分别与2.0 mmol·L-1SO2衍生物同时处理后,保卫细胞死亡率及相对应的胞内NO、ROS、Ca2+水平显著低于同期SO2衍生物单独处理组(p0.05).在用As A、L-NAME分别与2.0 mmol·L-1SO2衍生物共同处理后,同时检测ROS、NO及Ca2+含量,发现三者均显著低于SO2衍生物单独处理组;同理,用EGTA和2.0 mmol·L-1SO2衍生物共同处理后,尽管这时Ca2+水平显著下降,但ROS和NO含量却降低不显著.这一结果表明,NO和ROS在Ca2+的上游,且可能通过NO-Ca2+或者NO-ROS-Ca2+信号途径调节SO2诱导的万寿菊保卫细胞凋亡.     

NO参与铝诱导蚕豆保卫细胞死亡的调控

铝(Al)是地壳中含量最丰富的金属元素,是酸性土壤中导致植物生长抑制和作物产量下降的一个主要因素,但铝毒性作用机制尚不清楚.本文以蚕豆叶表皮为材料,研究铝胁迫对气孔保卫细胞活性的影响,探讨NO在铝诱导细胞死亡中的作用.结果表明,一定浓度的A1Cl3可诱导气孔保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,且随着铝浓度的增高细胞死亡率增高.死细胞呈现核固缩、核崩解、凋亡小体等典型凋亡特征,且凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB能阻止AlCl3诱发的细胞死亡.用NO清除剂c-PTIO、NO合酶抑制剂L-NAME或硝酸还原酶抑制剂NaN3降低铝处理组胞内NO后,细胞死亡率显著降低,胞内ROS、Ca2+水平同期降低;NaN3还能降低铝处理组中具有程序性死亡特征的细胞比率.用ROS清除剂AsA清除铝处理组胞内ROS后,细胞死亡率显著降低,胞内Ca2+和NO水平亦显著降低;铝处理液中加入Ca2+通道抑制剂LaCl3后,细胞死亡率低于铝单独处理组,胞内ROS和NO水平无明显改变.研究结果表明,铝胁迫引起的胞内NO合成增加通过Ca2+信号途径介导了保卫细胞的程序性死亡.     

全氟辛酸对大肠杆菌的氧化胁迫和膜损伤

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)因其具有极高的化学稳定性和良好的疏水疏油性而在工业生产中广泛使用,但近年来被认为是一种在环境中广泛分布的持久性有机污染物.利用流式细胞术等检测技术,研究了PFOA对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)的氧化胁迫和膜损伤,并对其毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量增加,膜脂肪酸不饱和度降低,丙二醛(malondialdehyde,MDA)浓度升高、细胞膜通透性增大、跨膜电位降低,而细胞膜上的Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性随时间的延长代偿性地先上升后降低.由此说明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌细胞内升高的ROS与细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧化反应,降低膜脂肪酸的饱和度,使得MDA在细胞内积累,进一步引起细胞膜损伤及其上相关ATPase活性降低,最终导致大肠杆菌细胞失活或死亡.实验结果对研究PFOA胁迫下环境生态毒理提供更多依据.     

溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响

在静态暴露的条件下,利用流式细胞术等检测技术,考察了不同浓度的溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响,并对溴酸盐的毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,当溴酸盐浓度达到8 mmol·L~(-1),持续暴露96 h时,能够引起普通小球藻比生长率显著降低、细胞膜完整性显著降低、酯酶活性显著升高、线粒体膜电位显著升高、活性氧水平显著增加.扫描电镜可直观表明细胞膜受到损伤.由此说明,由于溴酸盐毒性的持续作用,使得活性氧在藻细胞内积累,普通小球藻自身的调节功能不能及时消除过多的活性氧,从而引起细胞膜完整性、酯酶活性和线粒体膜电位出现异常情况,藻细胞生理功能出现紊乱,藻细胞结构遭到破坏,最终导致普通小球藻生长受到抑制或死亡.     

活性氧和钙离子参与镉诱导的酵母细胞死亡过程调节

以酵母为实验材料,研究了镉(以CdCl2形式添加)对细胞的毒性作用机制.结果显示,浓度为0.25~5 mmol·L-1的镉可降低酵母细胞活性,诱导细胞死亡;随着镉浓度的提高和处理时间的延长,细胞死亡率增高.凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB与镉共同作用后,细胞死亡率明显低于镉单独处理组.经镉处理后,酵母细胞内的活性氧(ROS)水平显著升高;外源抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶能降低镉引发的细胞死亡,特异性Ca2+螯合剂EGTA或Ca2+通道特异性抑制剂LaCl3亦可明显降低镉诱发的细胞死亡率.研究表明,镉诱发的酵母细胞死亡过程存在依赖于caspase途径的细胞凋亡途径;镉诱发的死亡与镉处理组胞内ROS和Ca2+水平升高有关,ROS可能通过增加胞内Ca2+水平,继而激活相关下游信号导致细胞死亡.     

基于Caco-2细胞单层模型的二硫化钨纳米材料肠毒性研究

二硫化钨纳米材料（WS₂）因其独特的晶体结构和机械柔韧性,在电子、能源和医药等领域应用前景广阔,但其毒性危害也受到广泛关注,本研究采用人结肠癌Caco-2细胞构建了体外肠道吸收模型,研究了WS₂纳米片对肠道细胞层结构和功能的毒性效应.结果表明,1~80 μg·mL^-1 WS₂未诱导Caco-2细胞内线粒体膜电位的改变,≥50 μg·mL^-1 WS₂增加了胞内氧化自由基含量,具有低细胞毒性.对于Caco-2细胞单层模型,2和20 μg·mL^-1 WS₂纳米片均不能改变其渗透性和完整性,未引起氧化应激相关基因表达的变化,但抑制了细胞膜ABC转运蛋白的活性.WS₂纳米片与镉、砷和苯并（a）芘等污染物共暴露于Caco-2细胞单层时,细胞膜损伤和细胞单层转运功能未被改变,但增加了镉对Caco-2细胞单层氧化应激相关基因GPx和OXSR1表达水平的影响.研究结果为WS₂纳米片的胃肠道毒性评估及健康风险评价提供了数据支撑.     

钙和钙离子通道阻断剂对丛枝菌根真菌吸收镉的影响

本试验以三叶草(Trifolium repense L.)为宿主植物,Glomusintra radices为供试菌种,通过分室系统将外生菌丝与植物根系分隔开,并对菌丝室加以不同含量水平的Ca2+、Cd2+和Ca2+通道阻断剂(Verapamil、LaCl3)进行处理,研究在菌丝吸收过程中Cd2+与Ca2+以及Ca2+通道之间的关系.试验结果表明,高Cd2+和LaCl3处理可促进菌丝发育;高Cd2+和Verapamil、LaCl3处理不同程度地降低了菌丝对Ca2+的吸收;高Ca2+和LaCl3处理则可提高菌丝对Cd2+的吸收.根据本试验结果可以认为,Cd2+在菌丝上的跨膜转运不是通过Ca2+通道完成,而且高Ca2+水平有利于Cd2+被菌丝吸收.     

河水-地下水交互带内砷及金属的自然衰减过程

在简单介绍污染物自然衰减作用定义的基础上,重点分析了河水-地下水交互带内As和以矿山废水为来源的金属污染物的自然衰减行为:主要包括吸附作用,氧化还原作用,生物转化作用等。其中详细介绍了金属Fe、Al的氢氧化物/氧化物对As化合物和其他金属如Cd、Cu和Zn等的吸附作用;Ca2+、Fe2+、磷酸盐、重碳酸盐等阴阳离子和天然有机质对吸附作用的影响;金属微生物氧化还原作用以及微生物作用下As(V)与As(III)的相互转化过程。研究发现,阳离子可以增强金属的吸附作用,阴离子主要是参与竞争吸附;天然有机质对金属吸附过程的抑制作用阻碍金属的固定;交互带内氧化还原条件的变化可以引起一系列的氧化还原反应;微生物催化还原不利于As的自然衰减。最后指出目前河水-地下水交互带内金属污染物衰减过程研究存在的问题以及今后的发展方向。     

室内常见气传真菌孢子的细胞毒性研究

分别以MTT比色法和细胞克隆形成率实验，观察了室内常见气传真菌孢子对中国仓鼠（CHL）肺上皮细胞的存活和增殖能力的影响，并通过检测细胞培养液中乳酸脱氢酶（LDH）活力，胞内Ca^2 ,K^ 含量，观察真菌孢子对细胞膜通透性的影响，结果表明，室内常见气传真菌孢子能显影响CHL细胞的活性，并可使细胞膜通透性发生改变，引起胞内LDH外渗，细胞内外离子发生交换，细胞内K^ 浓度降低，而细胞外的Ca^2 有内流的趋势。     

全氟辛酸对酿酒酵母细胞毒性作用

全氟辛酸(PFOA)广泛应用于工业生产中,具有高度的生物毒性及生物蓄积性,然而PFOA对环境微生物的毒性影响仍有待深入开展.通过流式细胞术测定了酵母菌在不同浓度PFOA胁迫下细胞膜通透性、ROS、线粒体跨膜电位的变化,并且测定了MDA含量和Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性变化.结果显示PFOA可使PI染色细胞比例增高,酿酒酵母细胞膜通透性增大、ROS和MDA含量升高、线粒体跨膜电位降低,且ROS含量、MDA含量与线粒体跨膜电位降幅均与PFOA胁迫浓度和时间呈正相关.Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性先上升后降低,表明酿酒酵母在PFOA胁迫下,其生理活性受到抑制甚至发生细胞凋亡.证明PFOA对酿酒酵母具有生物毒性,100 mg·L-1PFOA对酿酒酵母具有即时毒性.该结果可为PFOA的影响评价提供更多依据.     

a-亚麻酸对赤潮异弯藻生长的抑制作用

探讨了a-亚麻酸对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的抑制作用,并从细胞膜渗透性、抗氧化酶系和光合放氧量等方面研究了其抑制机理.结果表明,a-亚麻酸对赤潮异弯藻有明显的抑制作用,其第7d的IC50为2.4μL/L.在a-亚麻酸作用下,细胞内Na+、K+、Mg2+和Ca2+浓度随着实验的进行受到不同程度的影响,在36h后都出现明显的下降;藻细胞内可溶性蛋白质含量下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT).在8h时明显高于对照组,之后逐渐下降,到36h时低于对照组;丙二醛含量(MDA)表征了脂质过氧化强度和膜系统受损程度,其在12h时明显高于对照组,之后慢慢下降;藻细胞的光合放氧量呈逐渐下降趋势.结果表明,a-亚麻酸通过改变细胞膜透性和自由基反应,从而破坏藻细胞的结构,进而达到抑藻的效果.     

微塑料环境暴露与人体健康效应研究进展

作为一种新型的全球性环境污染物,微塑料日益引起关注.人体可通过摄食等途径摄入微塑料,进而引起潜在健康风险.目前有关微塑料的研究日益增加,但关于人体微塑料暴露水平及其潜在健康危害方面的相关研究有限.本文在梳理微塑料的人体暴露途径及水平的基础上,从体内、体外两方面试验研究总结分析了微塑料暴露对细胞、哺乳模式动物小鼠组织的影响,结果表明：(1)人类可通过消化道、呼吸道以及皮肤接触的方式摄入微塑料,其中经口摄入是最主要的接触途径.(2)在人体多种组织、器官及代谢物中均检测到微塑料的存在,范围为0～134.3个/g.(3)动物试验表明,微塑料可以通过血液循环蓄积于心、肝、脾、肺、肾和睾丸等器官中,引起炎症反应、氧化应激、免疫损伤、菌群失调、代谢紊乱等,甚至可能产生跨代效应.(4)细胞试验表明,粒径较小的微塑料可穿透细胞膜进入细胞质中,引起细胞形态及功能改变,导致细胞活力下降,影响细胞生长与增殖,还可诱导ROS生成甚至产生DNA损伤等细胞毒性作用.微塑料的毒性作用可能与其类型、粒径、染毒浓度及受试物类型等有关,建议今后加强环境低浓度下微塑料及其吸附物质在食物链传递过程中毒性蓄积与变化的研究,以及开...     

砷暴露对小鼠葡萄糖稳态的影响

通过饮水亚砷酸钠(NaAsO_2)暴露,研究了砷对小鼠葡萄糖稳态的影响及相关作用机制.结果发现,C57BL/6小鼠经饮水暴露5、50mg·L~(-1)As 6个月,每月空腹血糖和1~4个月内葡萄糖耐量与对照组无明显变化.砷暴露5、6个月导致葡萄糖耐量受损且具有剂量和时间依赖性,与此同时,血清丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)活性在5 mg·L~(-1)As组无明显改变,但50 mg·L~(-1)As组显著高于对照组;苏木精和伊红(HE)染色观察到砷暴露组小鼠肝脏结构损伤,炎性细胞浸润.此外,砷暴露组肝脏中促炎症因子肿瘤坏死因子(TNF-α)mRNA水平显著上升,胰岛素受体底物(IRS2)和葡萄糖转运蛋白(GLUT2)mRNA转录水平下降,高剂量砷组基因表达的增减幅度较大.研究结果表明,长期砷暴露会引发实验动物葡萄糖耐量受损、肝脏功能和结构损伤,葡萄糖耐量受损可能与砷暴露组胰岛素受体后信号转导障碍和肝脏葡萄糖转运异常有关.