重金属影响中枢神经系统的微生物-肠-脑轴途径

人类生产活动排放出的过量重金属直接危害人体健康.目前,有关重金属诱导中枢神经系统疾病发生的研究受到越来越多的关注,经胃肠道吸收是重金属进入人体的主要途径之一,而肠道作为人体内最大的微生态系统,对维持神经系统的正常功能具有重要的生物作用.本文对表征肠道微生物多样性改变的测序方法,以及环境中广泛存在的重金属锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)通过影响微生物-肠-脑轴造成神经系统疾病的潜在机制进行总结,并对重金属等污染物基于肠道微生物引发神经系统疾病的预防和治疗进行展望.     

环境污染物与肠道菌群互作关系的研究进展

随着城市化和工业化的快速发展,大量污染物进入到环境中,这些污染物在食物链中传递和放大,最终对人体健康产生危害。环境污染物通过摄食进入消化道,影响肠道微生物稳态,进而危害宿主健康。目前大部分研究主要集中在环境污染物对肠道微生物的丰富度和多样性的影响,而对环境污染物、肠道微生物和宿主健康互作关系的研究鲜有报道。本文综述了环境污染物包括重金属、持久性有机污染物、农药、微塑料、抗生素及其抗性基因等对肠道微生物菌群结构及其代谢活动的影响,阐明了环境污染物诱导肠道菌群失衡而致病的关键步骤,为肠道微生物毒理学评价提供新的研究思路。     

肠道微生物与环境健康关系的研究进展与展望

尽管肠道微生物群落在调节宿主多种生理功能的稳态以及抵抗环境污染物的毒性等方面至关重要,但是其在环境健康上的作用直到近几年才引起关注.本综述主要概述了环境污染物对肠道微生物的作用导致的健康效应的最新研究进展.发展迅速的高通量测序平台与合成生态学方法有助于快速确定肠道微生物组成,结合信息化综合分析方法可进一步探明肠道微生物...     

环境中汞微生物转化研究进展

汞(Hg)污染是全球最为关注的环境问题之一.Hg的不同形态之间毒性差异大,其以有机形态存在的甲基汞(MeHg)具有强神经毒性,且能在生物体内富集,具有很强的健康与生态风险.环境中不同形态的Hg可以在生物与非生物作用下进行转化,特别是微生物在一定条件下驱动着Hg的甲基化、去甲基化、还原与氧化,从而影响Hg的移动性和生物有效性.因此,理解微生物参与Hg转化的特征与机制对人体健康和生态环境都有着重要的意义.已有不少研究报道了Hg的微生物转化过程,但缺乏一个系统的总结与归纳.本文综述了关于Hg微生物甲基化、去甲基化、还原和氧化的最新研究进展,重点讨论Hg甲基化微生物类群,分析了微生物对Hg的甲基化和还原机制,以及影响Hg甲基化过程的主要环境因子,并提出未来关于Hg微生物转化的研究方向与重点.     

重金属人体生物有效性、吸收及毒性研究中的肠道细胞模型

重金属污染对人体健康产生极大威胁,因而备受关注.肠道吸收是人体重金属暴露的主要途径之一,因此,重金属的生物有效性、肠道吸收过程和毒性研究成为当前的研究热点.体外胃肠模拟法和动物模型被广泛用于重金属的相关研究,然而体外胃肠模拟法缺少人体肠道细胞成分,动物模型与人体存在着物种差异且实验成本高.鉴于此,研究者开发了能够部分模拟人体肠道上皮功能的体外肠道细胞模型.此模型作为研究生物有效性的重要工具,能模拟肠道对重金属的吸收转运过程,并能够结合分子生物学等技术、采用多学科交叉的研究方法探索重金属的肠吸收和肠毒性的分子机制.本文系统介绍了人肠上皮的结构功能、肠道上皮细胞对重金属吸收转运机制、肠道细胞模型的发展及其在重金属相关研究中的应用与优缺点,总结了肠细胞模型功能验证指标和优化方法.同时,还对肠道微流控培养系统(芯片肠道)和肠类器官等三维肠细胞模型技术的最新进展进行了介绍和展望.     

微塑料的人群暴露途径及其健康危害

微塑料污染是近几年来出现的新环境问题,但目前对人群的微塑料暴露途径及其可能的健康危害并不清楚.本文基于现有微塑料研究的相关文献,重点分析了人类通过食物摄取、饮水以及空气接触的微塑料暴露途径,估算了中国人通过海鲜和食盐可能摄取的微塑料量,并对微塑料的多种潜在生理毒性进行了综述.进一步提出了今后需要系统研究微塑料的人体暴露途径、探索自然环境微塑料浓度下的人体健康风险、关注微塑料对人体肠道微生物的影响等优先研究方向,为正确评价微塑料的人体健康风险提供了理论依据.     

典型环境污染物对肠道菌群的影响及机制研究进展

随着环境污染日益严重,国内外有关环境污染物导致健康风险的毒性机制研究已引起广泛关注.然而,环境污染物对机体肠道菌群结构、功能的改变及其对毒性效应的调控作用研究尚处起步阶段.本综述在归纳近年来国内外人体及模式生物的肠道菌群研究进展的基础上,重点阐述了以重金属污染物、微纳米颗粒污染物、持久性有机污染物以及抗生素为代表的典型...     

肠道微生物群和水生毒理学: 环境健康的新概念

高通量测序技术极大地方便了深度考察不同种群中宿主相关微生物群的组成和功能。研究表明微生物在动物包括人类的健康和疾病发病中扮演着必要的角色。微生物已成为环境毒理学中新兴的重要研究主题。这是因为微生物在免疫系统中起着重要的交互的作用,同时在化学解毒中也有作用。污染物扰动肠道微生物,引起胃肠组织的病理生理变化,导致一系列系统效应,致使营养摄入变差和肠道发炎。本文检索了关于环境污染物对水生物种微生物影响的文献,重点关注了肠道微生物。我们强调了脊柱动物宿主中的一些已知的肠道上皮细胞的主要蛋白,这些均是化合物破坏的靶标,这些蛋白可以与微生物直接对话。我们提出了一个有害结局路径(adverse outcome pathway)的总体框架,将肠道生态失调作为有害效应终点事件的主要贡献因子。我们展示了两个案例研究,分别是(1)纳米材料;(2)碳氢化合物,我们参考了Deepwater Horizon港口的石油泄漏事件, 生态失调在案例中展示了微生物的考察如何改善有害结局的研究。最后,我们提出了一些策略以建立化合物诱导的肠道生态失调与有害结局的关联。我们通过实验建立了特定微生物与肠道生态失调的关联。对毒物与微生物关系的深入研究将成为改善动物及人类健康的重大突破。 精选自Ondrej Adamovsky, Amanda N. Buerger, Alexis M. Wormington, Naomi Ector, Robert J. Griffitt, Joseph H. Bisesi Jr., Christopher J. Martyniuk. The gut microbiome and aquatic toxicology: An emerging concept for environmental health. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2758-2775.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4249
     

机器学习在抗生素的鉴定识别、微生物作用机制以及去除效果评估中的应用研究进展

抗生素在医疗卫生、养殖业等领域的广泛应用导致其随着医疗废弃物、废水等进入到自然环境并对人体健康和生态环境造成不利影响,而系统分析环境中残留抗生素的种类、明确其与微生物的作用机制以及开展不同处理方法的效果分析,对于准确评估抗生素的风险和控制其不利影响具有重要意义.作为一种辅助手段,机器学习算法在大量数据解析的基础上可进行结果评估和预测,因此可高效、低成本分析环境污染物的行为特征.基于此,本文综述了机器学习算法在抗生素鉴定识别、微生物作用机制和去除效果评估预测方面的应用现状,并概括了不同算法的应用特点和局限性.鉴于机器学习当前在抗生素研究中的重要作用,为其未来研究方向和发展提出展望,如在其它新兴污染物的环境行为、效应及控制等方面的应用.     

典型纳米材料的土壤微生物效应研究进展

纳米材料的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,而土壤是人工纳米材料释放到环境的主要的汇。土壤中的微生物群落能敏感地反映土壤环境质量的变化,其对物质循环与能量转换具有极重要的生态学意义,然而纳米材料因其独特的物理化学特性,对土壤微生物群落及其功能的影响尚不明确。在参考纳米材料对微生物影响相关研究的基础上,总结了土壤中纳米材料的主要类型及来源,综述了典型纳米材料对土壤微生物群落结构、丰度、功能的影响及可能的影响机制,探讨了环境因子对人工纳米材料土壤生物效应的调控作用,对需要深入研究的方向进行了展望。     

生物多样性的海拔分布格局研究及进展

生物多样性的海拔分布格局受制于气候、空间、环境等多种因子的影响,综合大量研究发现,无论是动植物还是微生物,环境因子对其影响与驱动的作用最明显.海拔梯度是决定分布格局的重要因素之一,因此探讨生物多样性在环境因子驱动下的海拔分布格局具有重要意义.文章分别探讨了植物、土壤动物和土壤微生物多样性沿海拔梯度的变化规律,揭示了温度...     

全氟及多氟类化合物在人体分布及其毒性研究进展

全氟和多氟烷酸类化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一类新型持久性有机污染物,目前其在民用和工业产品中得到广泛应用。在环境样品、野生动物以及人类体内都检测到了这类物质。PFASs对哺乳动物和水生生物具有广泛的毒性,其对生态环境和人体健康的影响受到公众关注。目前,PFASs对人类健康的研究还多停留在流行病学研究和体外细胞毒性研究方面,由于人类有复杂的免疫和代谢系统,因此PPASs对人类健康影响的具体机制和安全剂量仍然需要进一步研究。本文针对PFASs在人体的分布、流行病学研究、毒理学效应和作用机制等热点问题进行了总结,并对目前PFASs研究存在的问题及今后的研究方向进行讨论和展望。     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

有机磷酸酯阻燃剂的人群暴露和甲状腺毒性的研究进展

有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)是使用最为广泛的有机磷阻燃剂,并兼具增塑剂、消泡剂和萃取剂等功能,被广泛用于电子产品、建筑材料和塑料材料等中,导致其在环境介质中普遍存在,对生态系统和人体健康构成巨大威胁.作为一种新型环境污染物,OPEs的人群暴露特征和生物毒性成为环境健康领域的研究热...     

Environmental pollutants and type 2 diabetes: a review of human studies

The incidence of diabetes has increased dramatically in recent decades and become one of the leading health problems worldwide. Lifestyle and dietary changes alone cannot account for the dramatic rise of diabetes, while an increasing number of publications have reported the possible relationships between exposure to environmental pollutants and risk of diabetes. In the present review, our objective was to summarize the human studies on environmental pollutants, which includes persistent organic pollutants, pesticides (not on the Stockholm Convention list), bisphenol A, and phthalates, and the risk of diabetes. Currently published results suggest a positive relationship between certain persistent organic pollutants (dichlorodiphenyldichloroethene, dichlorodiphenyltrichloroethane, hexachlorobenzene, and polychlorinated biphenyls) and bisphenol A exposure and risk of diabetes. For pyrethroids, organophosphates, carbamates, and phthalates, there are insufficient studies to reach conclusions and therefore more studies, especially prospective studies, are needed along with in vivo and in vitro studies to understand the underlying mechanisms.     

Saharan dust clouds and human health in the English-speaking Caribbean: what we know and don’t know

Dust clouds travel across the Atlantic to the Americas and the Caribbean Islands. This long-range transport of dust leads to clouds that are enriched with small particles less than 10 microm aerodynamic diameter (PM10) which can reach human airways. The dust clouds also bring pollen, microbes, insects and chemicals, all of which could potentially have a negative impact on human health. This has led to a small number of retrospective studies being conducted on the islands of Barbados and Trinidad to look at possible associations between dust cover and acute asthma admissions to Emergency Rooms. The results have been conflicting. This review examines these studies, offers possible explanations for the differences in results, and suggests that there is a need for a prospective Caribbean-wide study to assess fully any relationship between African dust clouds and human respiratory and cardiovascular diseases.     

用于水产养殖的微生态制剂的研究和应用进展

随着人们对水产养殖可持续发展的需求不断提高,微生态制剂在其中的应用也越来越广泛.本文综述了近年来国内外应用于水产养殖中的各种微生态制剂的研究及应用情况.从提高水产动物生长性能、改善免疫特性和改善养殖环境等方面总结了微生态制剂中主要益生菌、益生元及合生素等在水产养殖中的应用.同时概述了微生态制剂的安全性问题.对微生态制剂的生产与应用中存在的问题进行了讨论,提出选育优良生产菌株、优化改良生产工艺并加强对水产动物自身肠道菌群、添加剂和环境之间的关系研究有利于促进微生态制剂的生产和应用.     

植物挥发性气体与人类的健康安全

植物挥发性气体产生的原因主要是由于植物与自然的协同进化而产生的。一方面，植物挥发性气体的产生受昆虫、微生物、人类的干扰的影响；另一方面，植物的挥发性气体能对昆虫、微生物起到抑制作用，减少自身受伤害。目前国内外对植物挥发性气体的研究多从植物与昆虫、微生物的关系来进行，并形成了以化感作用研究为核心的化学生态学；而植物挥发性气体对人类的负面影响，特别是对人体健康安全的研究很少。文章结合作者的初步研究结果，综述植物的挥发性物质的产生原因、主要成份和对环境与生物的影响，特别是对人体健康安全的负面效应，为进一步研究植物挥发性气体和评价它们对人体健康安全的效应提供依据。