基于代谢组学技术分析磷酸三苯酯诱导斑马鱼胚胎发育毒性的分子机制

磷酸三苯酯(TPhP)是广泛存在于环境介质和生物体内的一种典型有机磷阻燃剂。为探求TPhP诱发水生动物发育毒性的分子机制,本研究以斑马鱼为模式动物,将发育至2.5 hpf (hours post fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于0.0025、0.1、1、10、100和1 000μg·L~(-1)TPhP溶液至7 dpf (days post fertilization),考察斑马鱼胚胎生长发育指标和线粒体功能的变化,通过代谢组学分析揭示相关分子机制。结果表明,环境相关浓度(0.0025、0.1和1μg·L~(-1)) TPhP对斑马鱼胚胎发育无显著影响,但是轻微干扰了斑马鱼的代谢过程。100和1 000μg·L~(-1)TPhP暴露引起斑马鱼心跳速率、孵化率和线粒体膜电位明显下调,畸形率分别增加6.8倍和12.5倍,死亡率分别增加7.2倍和16.5倍。代谢组学分析发现,10、100和1 000μg·L~(-1)TPhP显著抑制斑马鱼氨基酸代谢,降低缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸水平,抑制氨酰-tRNA生物合成过程;同时引起葡萄糖糖酵解过程和三羧酸循环发生障碍。氨基酸和糖代谢异常可能是TPhP引起斑马鱼发育畸形的主要原因,线粒体功能紊乱可能是TPhP诱发三羧酸循环障碍的原因。上述研究结果为TPhP发育毒性机制分析提供了新思路。     

全氟辛烷磺酸对雄性鹌鹑生殖毒性影响

以雄鹌鹑为禽类指示动物,探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)对禽类的雄性生殖毒性,染毒组饲料中PFOS浓度分别为10和30mg·kg-1.雄鹌鹑从出生后第9天开始连续染毒54 d.实验结束时,观察睾丸和附睾脏器系数、精子数、睾丸组织中LDH和SDH酶活性、血清中甲状腺激素T3、T4和促甲状腺分泌激素(TSH)及睾酮(T)浓度,...     

全氟辛烷磺酸神经发育毒性机制研究进展

全氟辛烷磺酸(PFOS)是全氟化合物的终端降解产物,在生态环境中能够通过食物链进入生物组织并蓄积,对环境和生物存在潜在危害。动物实验研究发现,PFOS能够通过胎盘和血脑屏障,影响发育期神经系统,其持续性和严重性已引起国内外学者的广泛关注。本文通过对PFOS神经发育毒性效应及其主要机制研究进展进行综述,分析目前研究现状,并对未来PFOS神经发育毒性机制研究提出设想和展望。     

全氟辛烷磺酸对雌鹌鹑的生殖毒性研究

为了探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)对雌性禽类的生殖毒性,以雌鹌鹑为禽类指示动物进行了PFOS经口染毒实验.染毒组PFOS染毒剂量分别为12.5、25.0、50.0mg·kg-1(以饲料中的PFOS计),同时设对照组,连续染毒71天,检测体重、产卵率、受精率、孵化率及雏鹌鹑死亡率、畸形率等指标.结果表明,染毒第33天起50.0mg·kg-1剂量组雌鹌鹑体重显著低于对照组(p<0.01),并出现死亡;各染毒组开始产卵时间均滞后于对照组,产卵率均低于对照组;各染毒组雌鹌鹑受精率、孵化率、孵化12h后雏鹌鹑体重均低于对照组,雏鹌鹑畸形率、孵化后12h内雏鹌鹑死亡率均高于对照组;随着染毒剂量的增加,雌鹌鹑血清及卵黄中PFOS含量也相应升高,均呈显著正相关(p<0.01);各染毒组雌鹌鹑开始产卵5天内所产卵中PFOS含量均显著高于实验结束前3天所产卵(p<0.01).以上研究结果提示,PFOS可推迟雌鹌鹑产卵时间,降低产卵率,对受精率、孵化率及孵化后雏鹌鹑的生存和发育均有不利影响.     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼血浆和组织匀浆中卵黄蛋白原含量的影响

为了研究低剂量的全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)对水生生物的内分泌干扰效应和作用机制,考察了PFOS对斑马鱼(Brachydanio rerio)血浆和组织匀浆中卵黄蛋白原(vitellogenin,VTG)含量的影响。将雄性和雌性斑马鱼分别暴露于0.1、1、10和100μg·L-1的PFOS中进行21d毒性实验,染毒结束后分别检测雄鱼和雌鱼的血浆、头尾组织匀浆液和全鱼匀浆液中的VTG含量。结果显示:(1)PFOS暴露可引起斑马鱼血浆、全鱼和头尾匀浆液中VTG含量的升高,VTG含量的排序为雌鱼(血浆>>全鱼匀浆>头尾匀浆)>>雄鱼(血浆>全鱼匀浆>>头尾匀浆);(2)PFOS暴露所引起的雄鱼血浆和头尾匀浆中VTG含量的升高与剂量呈负相关关系,暴露浓度为0.1μg·L-1时与对照组相比有显著性差异(p<0.05);(3)雌鱼血浆和头尾匀浆中VTG含量的升高与剂量呈倒U型曲线关系,暴露浓度为10μg·L-1时与对照组相比有显著性差异(p<0.05);(4)雄鱼和雌鱼的全鱼匀浆液中的VTG含量与对照组相比均无显著性差异。研究结果表明,PFOS暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,其毒性作用机制可能是类雌激素效应,血液和头尾匀浆液中VTG含量能够作为PFOS内分泌干扰效应评价的敏感生物标志物,但响应曲线可能因性别和组织部位的不同有所差异。     

全氟辛烷磺酸短期暴露对不同作物苗期生长的影响

全氟辛烷磺酸(PFOS)作为一种新型持久性有机污染物,目前国内外对其生态毒性研究主要集中在水环境领域,而高等植物的生态毒性数据尚不完善。因此,本研究采用内培养方式,选取小麦、大麦、小白菜、三叶草、绿豆作为供试植物,利用根伸长、芽伸长、地上部分生物量等评价指标,研究了PFOS短期暴露对不同供试作物苗期生长的影响,建立了PFOS和作物苗期生长的剂量-效应关系,并对不同的评价指标进行相关性分析,筛选出表征PFOS生态毒性的敏感植物。结果表明,不同供试作物培育3 d后,PFOS对其于不同毒性终点的最小EC₅₀值为：小麦352 mg·kg^-1(根伸长)、大麦434 mg·kg^-1(根伸长)、三叶草794 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、小白菜829 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、绿豆>1 000 mg·kg^-1,因此敏感程度依次为：小麦>大麦>三叶草>小白菜>绿豆。须根系作物小麦、大麦较直根系作物三叶草、小白菜和绿豆敏感,而须根系作物各评价指标的敏感程度依次为：根伸长>地上部分生物量鲜重>芽伸长>地上部分生物量干重,可见小麦的根伸长对PFOS污染最为敏感。各评价指标间均呈正相关关系,表明PFOS对同种植物的不同评价指标影响趋势一致。     

孕哺期全氟辛烷磺酸暴露对子代大鼠糖代谢的影响

探讨孕哺期全氟辛烷磺酸(PFOS)暴露对子代大鼠成年后糖代谢稳态的影响。Wistar孕鼠随机分组,自孕0天(GD0)起分别以0 mg·kg^-1(对照组)、4 mg·kg^-1(低剂量组)和8 mg·kg^-1 (高剂量组) PFOS(以饲料中PFOS计)经口染毒至仔鼠出生后21天(PND21)断乳为止。高效液相/质谱法检测PND1、PND21和PND42时仔鼠血清PFOS含量。检测仔鼠断乳后第8周和第18周时空腹血糖和胰岛素水平计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR);比较仔鼠口服糖耐量及肝脏糖代谢关键酶表达水平改变。结果显示：发育期PFOS暴露导致仔鼠出现血清中PFOS蓄积,以PND21时浓度最高,在低剂量组和高剂量组中分别为(7.77±1.45) μg·mL^-1和(5.09±0.57) μg·mL^-1。与对照组相比,不同剂量组仔鼠在断乳前后均出现明显体重降低,并在成年后出现高胰岛素血症,但PFOS仅在雄性仔鼠中引起了血糖升高。18周龄时口服糖耐量结果显示,PFOS暴露使雄性仔鼠在该阶段出现糖耐量受损,同时造成过氧化物酶体增殖物活化受体γ协同刺激因子(PGC-1)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)表达水平的显著增高以及葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6P)表达水平的显著降低。以上结果说明PFOS孕哺期暴露可引起子代成年后糖代谢失调,有增加糖尿病患病风险可能。     

全氟辛烷磺酸对真鲷鳃抗氧化酶和组织损伤的影响

为了探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)对真鲷(Pagrosomus major)的毒性及致毒机理,采用半静态毒性试验方法研究PFOS对真鲷的96 h急性毒性,并分析低浓度(0.1 mg.L-1)、中浓度(1.0 mg.L-1)和高浓度(2.0 mg.L-1)PFOS胁迫对真鲷鳃组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,脂质过氧化物(MDA)含量以及组织损伤的影响。结果表明,PFOS对真鲷的96 h半致死浓度〔ρ(LC50)〕为22.56 mg.L-1。在PFOS胁迫阶段,低浓度组真鲷鳃组织SOD活性呈现先受诱导后受抑制的趋势,而中、高浓度组受到显著抑制(P<0.05),胁迫15 d时高浓度组抑制率为14.86%;各浓度组CAT活性的变化趋势呈"U"型,7和15 d时高浓度组诱导率分别为40.53%和62.32%;低浓度组POD活性在胁迫1 d时呈受诱导效应,之后下降至对照组水平(P>0.05),中、高浓度组则呈现先受抑制后受诱导的趋势,胁迫15 d时高浓度组诱导率为63.05%;MDA含量变化没有表现出明显的规律性。在净水恢复结束时,各浓度组真鲷鳃组织SOD活性恢复到对照组水平,而CAT、POD活性和MDA含量与对照组相比仍有显著差异(P<0.05)。在PFOS胁迫下真鲷鳃组织出现鳃丝上皮脱落与鳃丝融合现象,病变程度随着暴露浓度的增加和暴露时间的延长而加深。可见,PFOS可对真鲷鳃组织产生多个层面的毒性效应。     

纳米TiO2对幼年小鼠血浆代谢谱影响的代谢组学研究

观察不同染毒剂量的纳米TiO2对ICR幼年小鼠血浆代谢谱变化的影响,寻找潜在的毒性效应的生物标志物.将幼年小鼠随机分为对照组以及10、30、100和300 mg·kg-1不同纳米TiO2染毒组进行28 d短期毒性试验,利用代谢组学技术初步筛选出TiO2毒性作用潜在的生物标志物,运用KEGG数据库对生物标志物进行拓扑分析...     

全氟辛烷磺酸(PFOS)急性暴露对斑马鱼鳃显微结构的影响

采用光镜和电镜的方法,探讨了高浓度全氟辛烷磺酸(PFOS)急性暴露对斑马鱼(Danio rerio)鳃显微结构的影响.暴露组PFOS浓度分别为0.5、1、2mg·L-1,同时设对照组,连续暴露7d,取鳃制备石蜡切片,进行光镜和扫描电镜观察.结果表明,7d后PFOS暴露组斑马鱼鳃部均有不同程度的损伤,石蜡切片上可观察到暴露组鱼鳃上皮细胞坏死脱落,鳃小片断裂或融合,并伴有鳃丝充血,且病变程度随PFOS浓度的升高而加重;扫描电镜下可观察到暴露组鱼鳃鳃丝表面分泌物增多,鳃丝细胞脱落或水肿,鳃小片前端细胞破损.高浓度PFOS急性暴露可在短期内对斑马鱼鳃组织造成严重损伤,且损伤程度存在剂量依赖效应.     

内质网应激在PFOS致大鼠肝损伤中的作用

通过全氟辛烷磺酸(PFOS)28 d大鼠经口染毒评价PFOS肝损伤效应,探讨内质网应激在PFOS毒效应中的作用。Wistar大鼠随机分组,分别以0 mg·kg~(-1)、5 mg·kg~(-1)和10 mg·kg~(-1)PFOS灌胃染毒28 d。HE染色观察大鼠肝脏形态改变。ELISA法测定各组丙氨酸转氨酶(ALT)、天门冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)和淀粉酶(AMY)含量变化。紫外分光光度法测定肝组织匀浆中丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性变化。RT-PCR检测肝脏内质网应激标志蛋白表达水平。结果表明,PFOS造成大鼠体重降低、肝重增高(P0.05),组织切片显示肝细胞出现脂质沉积。PFOS不同剂量组大鼠ALT随暴露浓度增加,分别为(50.96±10.02)U·L~(-1)、(71.73±11.55)U·L~(-1),显著高于对照组(P0.05),AST、ALP含量与对照组相比显著上升(P0.05),高剂量组AMY水平为(833.46±63.05)U·L~(-1),与对照组相比显著降低(P0.05)。GSH-Px和SOD水平随PFOS浓度增加出现了显著降低(P0.05),而MDA水平显著升高(P0.05)。内质网应激标志蛋白表达均较对照组显著上升(P0.05)。以上结果说明PFOS可导致大鼠肝细胞损伤,其机制可能与内质网应激调控有关。     

胚胎期和哺乳早期全氟辛烷磺酸盐(PFOS)暴露对大鼠肝脏脂肪酸代谢影响的microRNA组学研究

研究低剂量全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)对大鼠幼仔肝脏中microRNA的表达及脂肪酸代谢的影响,并且从microRNA分子角度探讨PFOS对肝脏相关功能影响的分子毒性机制及预测其他一些潜在的毒性效应。PFOS染毒剂量为3.2mg·kg-1,对照组给予同等体积的含2%的聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯乳化剂(Tween 20),利用高通量miRNA芯片技术观察了胚胎期和哺乳早期经PFOS染毒后出生第1和7天(PND1和PND7)大鼠肝脏组织miRNA的表达情况。结果显示,PFOS能够引起仔鼠肝脏microRNA表达量的变化,PND1和PND7时显著变化的microRNA个数分别为46和9个。miR-125a-3p、miR-23a*、miR-25及miR-494同时在PND1和PND7显著性表达,PND1呈现下调性变化,PND7呈现上调性变化。通过生物信息学和统计学分析发现:PFOS具有大鼠肝脏早期发育毒性,而且胚胎期的毒性效应强于哺乳早期;大鼠幼仔肝脏早期发育中,PFOS对其糖脂代谢及细胞凋亡过程具有毒性效应;胚胎期和哺乳早期,在低剂量PFOS暴露下,β和ω氧化代谢是肝脏脂肪酸代谢的主要方式;脂酰COA合成酶、脂酰COA脱氢酶及烯酰COA水合酶等脂肪酸代谢过程的关键酶,是PFOS暴露下microRNA潜在的靶分子。研究表明,PFOS具有多种肝脏早期发育毒性,低剂量PFOS暴露下,microRNA能够调节肝脏脂肪酸代谢相关靶基因的表达,进而调控脂肪酸代谢过程。     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对半滑舌鳎肝脏细胞的毒性效应

为探究海洋环境中持久性有机污染物——全氟辛烷磺酸(PFOS)的生物毒性效应,以半滑舌鳎肝脏细胞(HTLC)为研究对象,将其暴露于含不同浓度PFOS的DMEM-F12培养基中,分别染毒24、48、72 h后,利用噻唑蓝比色法(MTT)和透射电镜实验评价PFOS的细胞毒性;同时测定活性氧自由基(ROS)和超氧化物歧化酶(SOD)活性来探讨PFOS对细胞的氧化损伤效应。结果发现,细胞活性随PFOS浓度升高呈先促进后抑制趋势,当PFOS浓度达到1 000%mol·L-1时细胞活性受到显著抑制(P0.01);电镜结果显示PFOS能引起与代谢相关的细胞器如线粒体、内质网等发生肿胀甚至破损;与对照组相比,ROS含量和SOD活性分别在20%mol·L-1、200%mol·L-1开始出现显著性差异(P0.05),证实在PFOS引起的氧化应激反应中SOD起到了清除自由基作用以维持细胞稳态。研究表明,PFOS对海洋鱼类细胞具有一定的生物毒性,能引起细胞产生氧化应激反应,并进一步破坏生物膜系统,从而导致细胞增殖和多种代谢途径受到抑制。     

脱氧鬼臼毒素对斑马鱼（Danio rerio）代谢酶和抗氧化酶活性的影响（Effects of Deoxypodophyllotoxin on Activities of Metabolic Enzymes and Antioxidant Enzymes of Danio rerio）

为初步探讨脱氧鬼臼毒素(Deoxypodophyllotoxin,DOP)对鱼类的毒性效应,采用静态鱼类急性毒性试验法测定了DOP对斑马鱼(Daniorerio)代谢酶和抗氧化酶活性的影响;参照DOP的96hLC50值,设定4个浓度(0.5、1.0、2.0、4.0mg·L-1)处理斑马鱼,48h后测定斑马鱼肌肉组织腺苷三磷酸酶(ATPase)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性.结果表明,DOP对斑马鱼96hLC50值为3.49mg·L-1,安全浓度为0.36mg·L-1.DOP在0.5~4.0mg·L-1对斑马鱼肌肉总ATPase、Na+-K+-ATPase和Ca2+-ATPase的作用趋势均表现为:1.0和2.0mg·L-1显著激活(p<0.05,p<0.01);4.0mg·L-1显著抑制(p<0.05),抑制率分别为24.4%、12.3%和33.8%.DOP在0.5~4.0mg·L-1对斑马鱼肌肉抗氧化酶的作用趋势与对ATPase的作用趋势一致,表现为:1.0、2.0mg·L-1DOP对SOD和CAT均表现为显著激活(p<0.05,p<0.01);4.0mg·L-1DOP对SOD和CAT均表现为显著抑制(p<0.05),抑制率分别为34.1%和31.9%.以上结果表明,DOP对斑马鱼为中等毒性;斑马鱼肌肉组织ATPase、CAT和SOD可能是脱氧鬼臼毒素的作用标靶之一.     

PFOS潜在替代品全氟丁基磺酸钾对不同营养水平水生生物的毒性

全氟丁基磺酸钾(PFBSK)作为全氟辛基磺酸(PFOS)潜在的替代品,极易溶于水,主要存在于水体中,因而其水生毒性的研究十分重要。采用OECD 201、OECD 202、OECD 203和OECD 211标准试验方法,研究了PFBSK对羊角月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)、大型溞(Daphnia magna)和中国本土鱼种稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)的急性毒性效应以及对大型溞繁殖的影响。组合多终点急慢性水生生物毒性结果：PFBSK的急性毒性终点均大于100 mg·L^-1,大型溞繁殖试验的无观察效应浓度(NOEC)为571 mg·L^-1,最低可观察效应浓度(LOEC)为981 mg·L^-1。按GHS分类导则,PFBSK未表现出急性毒性和慢性毒性。与之相比,PFOS则对水生生物表现出毒性,黑头软口鲦(Pimephales promelas)为最敏感物种,其96 h-LC₅₀为4.7 mg·L^-1;大型溞繁殖试验的NOEC为12 mg·L^-1。按GHS分类导则,属于中等毒性物质。可见,PFBSK较PFOS水生毒性明显降低。     

典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50％的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7％,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据.研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7 d)分别为4 959和1 007 mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7 d)均大于5 000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28 d     

Polyaspartic acid alleviates heavy metal toxicity in zebrafish (Danio rerio)

The present study was conducted to investigate the effect of polyaspartic acid (PASP) on Pb, Cu, and Cd toxicity in zebrafish (Danio rerio). After 24 hours’ toxicity test on zebrafish, LC50, survival rates of zebrafish and catalase (CAT) activity were determined. The results revealed that the 24-hour survival rates of zebrafish exposed to Pb (P?P?P?P?in vitro and in vivo mechanisms.     

我国削减并逐步替代全氟辛烷磺酸盐(PFOS)的策略与建议

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)具有低表面张力、良好的热稳定性和化学稳定性等特性,作为含氟表面活性剂被广泛应用于卫生、消防与电镀等工业领域.但是,PFOS具有高持久稳定性,会在环境、人体与动物组织中富集,因此2009年《斯德哥尔摩公约》将PFOS列为新增POPs受控物质.目前,我国还在生产和使用PFOS,如何对其进行有效控制,削减并逐渐替代PFOS及其衍生物,是我国面临的巨大挑战.在介绍了PFOS的生产与应用现状基础上,结合其替代技术,提出了削减和逐步替代PFOS的策略.