应用体内和体外方法评价原油水溶性组分和原油污染的地表水对淡水生物的内分泌干扰潜力

目前关于原油对淡水水生脊椎动物内分泌信号的潜在影响的认知有限。本文以非洲爪蟾(爪蟾属,X. laevis)蝌蚪和莫桑比克罗非鱼幼鱼(口孵非鲫属,O. mossambicus)为研究对象,选择风化原油和未风化提炼后的原油这2种原油的水溶性组分(WAFs)进行暴露实验,选择出可作为内分泌信号改变的生物标志物的基因,对其表达进行了研究。此外,将X. laevis蝌蚪暴露于靠近地下石油库的地表水中,对上述基因表达做了定量分析。利用重组酵母对原油、原油水溶性组分和地表水的(抗)雌激素和(抗)雄激素性进行了评价。在X. laevis对2种原油WAFs的响应中,甲状腺激素受体β表达均显著下调,而另一种与甲状腺相关的基因,2型脱碘酶,在O. mossambicus暴露于高浓度的原油WAF时被上调。此外,这2种WAFs都改变了与脂肪生成相关的过氧化物酶体增殖物激活受体γ在X. laevis中的表达。原油和WAFs在体外表现出抗雌激素和抗雄性激素的活性。然而,O. mossambicus雄激素受体2作为唯一一个代表生殖系统的基因,受到WAF暴露的影响显著。在地表水样品中发现了雌激素、抗雌激素和抗雄激素的作用;但是,在暴露于地表水的X. laevis中没有观察到任何基因表达的明显变化。在所用的2种模式生物以及2种原油中,响应各不相同。尽管如此,这些数据提供了证据证明原油污染可能会因内分泌信号转变对淡水鱼和两栖动物的健康造成不利影响。
精选自Truter, J. C., van Wyk, J. H., Oberholster, P. J., Botha, A.-M. and Mokwena, L. M. (2017), An evaluation of the endocrine disruptive potential of crude oil water accommodated fractions and crude oil contaminated surface water to freshwater organisms using in vitroand in vivo approaches. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1330–1342. doi: 10.1002/etc.3665
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3665/full
     

毒代动力学一毒效动力学(Toxicokinetic-Toxicodynamic, Tk-Td)和种群模型联用评价浓度随时间变化的农药的水生态风险

利用种群模型评价农药暴露时间序列的方法与现有常用的风险评价方法进行了比较。美国环境保护局农药项目办公室(The US Environmental Protection Agency’s Office of Pesticide Programs)在近30年对水生生物农药日暴露值建立了模型，但并未对这些信息进行充分的利用。我们利用糠虾(Americamysis bahia)毒性数据和种群数量统计数据推演了毒代动力学一毒效动力学(Toxicokinetic-Toxicodynamic, Tk-Td)与一系列矩阵种群模型联用的数值。糠虾是一种沿岸浅海底的小型甲壳动物，通常用于常规毒性测试中。我们展示了这种联用方法如何仅用现有的标准常规毒性数据来优化已有的风险评价方法。我们创建了几种暴露场景，每种场景在基于生物的传统方法中有着相同的初始风险表征特征，而种群模型方法中则显示出不同的风险水平。这种TK-TD与种群模型联用的方法可以对不同的急性和慢性毒性数据的场景区分出不同的风险水平，而传统的风险评价方法则做不到。这种联用方法在风险评价方面独具优势，特别是针对污染物的暴露浓度随时间变化的情况。 精选自Glen Thursby, Keith Sappington, Matthew Etterson. Coupling Toxicokinetic-Toxicodynamic (Tk-Td) and Population Models for Assessing Aquatic Ecological Risks to Time-Varying Pesticide Exposures. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2633-2644.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4224
     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响,受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别,包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示,腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性,并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷,这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触,使毒性降低;2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出,而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2936/full
     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响，受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别，包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示，腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性，并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷，这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触，使毒性降低；2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出，而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2936/full
     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响,受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别,包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示,腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性,并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷,这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触,使毒性降低;2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出,而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
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单个药品及其混合物对Aliivibrio fischeri的毒性研究：单一化合物的实验结果，并对其行为机理和对水生生物潜在急性效应进行思考

在这个较广泛的关于单个和多组分混合药物活性化合物影响研究的第一部分,作者使用了Microtox^?测试系统详细分析了10种广泛使用的人用和兽用药活性化合物对生物荧光细菌Aliivibrio fischeri的影响。实验结果表明大多数受试化合物具有中度毒性。对比实验得到的50%抑制浓度和定量构效关系模型预测的结果表明,大多数受试药物活性化合物与极性麻醉型化合物对A. fischeri的行为类似(似乎只有抗生素金霉素有特定的作用机制)。将实验结果与其他不属预定目标的生物急性毒性数据集进行比较表明,一般而言A . fischeri较其他水生物种敏感。然而,根据全球化学品统一分类和标签制度,大部分受调查的化学物质可归为水生生态系统中有害或无毒的化合物。最后,基于欧盟水体中测量的环境浓度第95百分位数和各种水生生物的急性毒性数据的比较,可以认为当受试药物活性化合物作为单一化合物进行评估的时候,不存在水生生物风险。
精选自Valeria Di Nica, Sara Villa, Antonio Finizio. Toxicity of individual pharmaceuticals and their mixtures to Aliivibrio fischeri: experimental results for single compounds and considerations of their mechanisms of action and potential acute effects on aquatic organisms. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 3, pages 807–814, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3568
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环丙沙星(CIP)对鲤鱼早期生长阶段的影响

我们依据经济合作与发展组织的210指导性文件,利用鲤鱼受精卵,进行环丙沙星(CIP)的毒性试验。测试浓度设置为1、100、500、1 000和3 000 μg?L^L-1。我们发现在所有测试组中,暴露于CIP会加速孵化,但在暴露于最高浓度CIP(3000 μg?L^L-1)的测试组,出现了显著的生长下降的现象。在实验的第6天(孵化之后),可以观察到大量增加的肉眼可见的形态异常现象。最高数量肉眼可见的形态异常现象是在自由胚胎和幼虫CIP暴露浓度为100、500、1 000和3 000 μg?L^L-1的测试组中产生的(测试样本的20%~23%)。在所有CIP暴露试验组中,均检测出GST活性的呈逐步降低趋势,但是在CIP浓度为500和3 000 μg?L^L-1的测试组中出现了显著差异(p < 0.01)。其中在大多数测试浓度下,谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶的活性增加(p < 0.01,p < 0.05),而在CIP暴露浓度为500和3 000 μg?L^L-1的测试组,谷胱甘肽还原酶出现活性降低的现象(p < 0.05)。在所有的CIP暴露组中,硫代巴比妥酸活性物质的浓度明显降低(p < 0.01)。可测的CIP最低有效浓度(LOEC)是1 μg?L^L-1。\这些结果表明,孵化过程,早期的个体发育,形态异常的产生,以及鱼类体内的抗氧化和生物转化酶活性和脂质过氧化反应,都会受到CIP影响。
精选自Dana Zivna, Lucie Plhalova, Lucie Chromcova, Jana Blahova, Miroslav Prokes, Misa Skoric, Petr Marsalek, Eva Praskova, Stanislava Stepanova, Zdenka Svobodova. The effects of ciprofloxacin on early life stages of common carp (Cyprinus carpio). Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1733–1740, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3317
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抗抑郁药物舍曲林和氟西汀在实验室构建的三层水生食物链中的生物积累和营养动力学研究

目前关于药物在水生生物中富集的报道越来越多,但人们对它们在水生食物网中的营养转移却知之甚少。选择了2种在水环境中经常被监测到的选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),本文在实验室可控条件下,通过构建水生链的SSRIs暴露试验,研究了舍曲林和氟西汀的生物积累和营养动力学。在2个3层食物链中(Acer platanoides,是 Asellus aquaticus的食物,而相应地 Asellus aquaticus是Notonecta glauca 或 Pungitius pungitius的食物),随着营养级的递增,这2种可离子化的、弱碱药物均显示出较低的生物积累因子(BAFs)(这表明没有生物放大)。A. platanoides、A. aquaticus、N. glauca和P. pungitius体内的舍曲林的平均BAFs分别为2200 L/kg、360 L/kg、26 L/kg和49 L/kg,氟西汀的平均BAFs分别为1300 L/kg、110 L/kg、11 L/kg和41 L/kg。生物积累因子(BAFs)的测量值等于或低于生物富集因子(BCFs)的测量值,这进一步证明了饮食的微弱影响。生物脂含量与BAFs没有正相关性,这表明其他的过程在驱动SSRI生物累积的种间差异。这里将经验参数值带入一个生物累积模型中计算,发现模拟与经验BAFs(预测r²=-0.63)之间相关性较差。综上所述,这些可离子化的药物明显缺乏生物放大作用,环境问题不应只关注较高的营养水平,而应关注在任何营养水平上有高BCFs的物种。
精选自Bostr?m, M. L., Ugge, G., J?nsson, J. ?. and Berglund, O. (2017), Bioaccumulation and trophodynamics of the antidepressants sertraline and fluoxetine in laboratory-constructed, 3-level aquatic food chains. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1029–1037. doi: 10.1002/etc.3637
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湖鲟(Acipenser fulvescens)早期生命阶段对2,3,7,8-四氯二苯并-p-二恶英和3,3'4,4'5-五氯联苯的敏感性研究

自20世纪中叶以来,五大湖区的水生食物网就已受到多氯联苯化合物(PCBs)的污染。对于长寿命鱼类,如湖鲟(Acipenser fulvescens),由于缺乏该物种的相对敏感性信息,一直无法确定其PCB暴露的风险。本文的研究目标就是评估湖鲟早期生命阶段对3,3''4,4''5-五氯联苯(PCB-126)或2,3,7,8-四氯二苯并-p-二恶英(TCDD)暴露的敏感性。死亡率、生长、形态和组织病理学、游泳能力和活动水平都被用作评估终点。心包和卵黄囊水肿、管状心脏、卵黄囊出血和体长较小是TCDD和PCB-126暴露中最常见的病理症状,早在受精4 d后就开始出现,其中许多的病理都以一种剂量依赖的方式发生。湖鲟体内PCB-126和TCDD的半致死剂量分别为5.4 ng/g egg(95%置信区间,3.9-7.4 ng/g egg)和0.61 ng/g egg (0.47-0.82 ng/g egg)。由此产生的PCB-126的相对强度因子(0.11)远大于世界卫生组织对鱼的估计值(毒性当量因子=0.005),这表明目前的风险评估可能低估了PCB对湖鲟的毒性。在受精60 d后,从半致死剂量中幸存的湖鲟的游泳活性和耐力均有所下降。阈值和半数效应毒性值表明,与在北美发现的另一种鲟鱼属Scaphirhynchu相比,湖鲟对PCB和TCDD更为敏感。事实上,在大湖区和其他地方的湖鲟种群都容易受到PCB/ TCDD诱导,使胚胎发育受到影响,游泳能力下降。
精选自Tillitt, D. E., Buckler, J. A., Nicks, D. K., Candrl, J. S., Claunch, R. A., Gale, R. W., Puglis, H. J., Little, E. E., Linbo, T. L. and Baker, M. (2017), Sensitivity of lake sturgeon (Acipenser fulvescens) early life stages to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-P-dioxin and 3,3′,4,4′,5-pentachlorobiphenyl. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 988–998. doi: 10.1002/etc.3614
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蛋白组学分析揭示出阿特拉津对非洲爪蟾的生殖毒性源于其诱导生殖细胞凋亡并干扰紧密连接蛋白和代谢相关信号通路

阿特拉津可对雄性脊椎动物生殖系统造成不良影响,但其中分子机制尚不明了。本文作者将非洲爪蟾(Xenopus laevis)暴露于100 ppb的阿特拉津120 d,利用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术检测了非洲爪蟾睾丸和卵巢中蛋白图谱的变化,结果显示100 ppb阿特拉津可影响爪蟾发育,延迟和阻碍雄性细精管的形成。组学分析显示,睾丸中143种以及卵巢中121种蛋白均表达异常,这些蛋白与细胞凋亡、细胞间紧密连接以及代谢途径相关。
精选自Xiuping Chen, Jiamei Wang, Haojun Zhu, Jiatong Ding and Yufa Peng. Proteomics analysis of Xenopus laevis gonad tissue following chronic exposure to atrazine. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 8, pages 1744–1750, August 2015. DOI: 10.1002/etc.2980
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2980/full