抗生素对细菌的Hormesis效应与细菌产吲哚浓度相关性的初步探究

Hormesis效应因其表现出的低浓度促进和高浓度抑制的特殊现象逐渐成为毒理学研究的热点.近年来,人们对抗生素的Hormesis效应进行了大量的研究.吲哚作为一种广泛存在的信号分子,对细菌的多种生理活动都起着重要的调控作用,吲哚是否可能参与调控抗生素对细菌的Hormesis效应是值得我们关注的问题.本文以磺胺甲氧哒嗪(Sulfamethoxypyridazine,SMP)为研究对象,以大肠杆菌为模式生物,建立了大肠杆菌产吲哚浓度的测定方法,并利用该方法测定了SMP对大肠杆菌的Hormesis效应下,大肠杆菌产吲哚的浓度随SMP浓度增加的变化情况.结果显示,当SMP对大肠杆菌的生长起促进作用时,细菌单位OD_(600)产吲哚的浓度随SMP浓度的增加呈现了下降的趋势;当SMP对大肠杆菌的生长表现为抑制作用时,细菌单位OD_(600)产吲哚的浓度随SMP浓度的增加呈现了逐渐上升的趋势.通过初步探究我们推测,SMP可能通过诱导大肠杆菌产生吲哚,并以吲哚作为信号分子调控大肠杆菌的分裂,从而对大肠杆菌的生长表现出Hormesis效应.本研究为尚未有定论的Hormesis机制提供了一定的理论指导.     

抗生素和纳米银对大肠杆菌的联合毒性和抗性突变诱导效应

抗生素和纳米银因在各自领域的大量应用而不可避免地进入环境中，对生态环境尤其是微生物群体构成联合暴露的风险，但是二者对细菌生长和耐药性的联合作用，目前受到的关注较少.本研究测定了两种抗生素（四环素和氯霉素）以及纳米银（10—15 nm）对大肠杆菌的联合毒性及对细菌抗性突变的诱导作用，并对相关机制进行了初步探讨.结果表明，抗生素和纳米银对细菌的联合毒性呈现协同效应，但是二者联合作用下细菌对利福平的抗性突变频率显著降低. DNA测序和分子对接结果表明，编码利福平靶标蛋白的rpoB基因发生点突变，导致突变后的靶蛋白与利福平的结合能降低.同时，qPCR结果表明抗生素和纳米银联合作用时，细菌胞内rpoS、dinB和mutS等基因表达显著上调，可能是抗性突变频率在联合作用下降低的主要原因.本研究揭示了抗生素和纳米银联合作用对细菌抗性突变的影响，有利于全面认识二者联合暴露的环境和健康风险.     

不同碳源对两株真菌纤维素酶合成的诱导和调控

定时测定B-6(Aspergillus sp.)、AS3.3711(Trichoderma sp.)在各类碳源中的纤维素酶活力，结果发现，酶的合成受培养基中碳源性质的调节控制。结构相对完整的纤维类物质（α-纤维素粉、微晶纤维素）诱导活性较高，电泳结果表明，纤维素酶系是协同表达的，但酶系各组分的百分比在不同的诱导条件下却各不相同。在测定糖耗与酶活力的关系中发现纤维二糖直接诱导B-6纤维素酶的合成，对AS3.3711则起了间接诱导作用，其经菌体代谢后的某种转化产物才是AS3.3711纤维素酶合成的真正诱导源。图6表1参14     

抗生素与LED209对大肠杆菌的联合毒性机制

抗生素是一把双刃剑,在提高医疗水平的同时会促进抗性基因的发展。群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSIs)可有效地避免这一缺陷,有望成为抗生素的替代品而与抗生素有环境共存的可能,但目前尚缺乏它们的联合毒性机制及其相关的环境风险评价研究。本文以大肠杆菌为受试生物,测定了群体感应抑制剂N-苯基-4-(3-苯基硫代脲基)苯磺酰胺(LED209)与5种抗生素的单一和二元联合毒性。结果表明,LED209与5种抗生素的联合毒性作用均表现为拮抗,推测是LED209通过影响鞭毛合成,减弱了抗生素对大肠杆菌的生物有效性;同时通过拆分分子式,发现了拮抗作用可能源于LED209分子式中的含苯基和硫代脲基的L1分子,因此建议未来在LED209药物优化时,应尽可能的保留L1部分的基团,从而保证混合体系的最小环境风险。本研究不仅为联合用药提供依据,而且从环境风险评价角度为抗生素替代品LED209的结构优化提供理论指导。     

磺胺类化合物对大肠杆菌突变QSAR预测模型初探

抗生素被广泛应用于医疗、农业和畜牧业等领域,但是长期滥用会促进细菌的突变作用。本文以大肠杆菌(E.coli)为受试生物,测定了10种磺胺类抗生素(SAs)单一暴露时对E.coli的突变效应,采用物化参数Ebinding(抗生素与其靶蛋白的相互作用能力)与突变效应参数lgRC0-2(最高可观测突变促进效应浓度)或lgRCmax(突变促进率最大值对应的浓度),建立了突变效应的QSAR模型,并采用雷达图进行验证。结果表明,lgRC0-2与Ebinding模型和lgRCmax与Ebinding、DMG(偶极矩)模型的拟合系数R2分别是0.888、0.873,即lgRC0-2或lgRCmax与Ebinding相关性均较好,可能由于磺胺类化合物(SAs)会作用于叶酸合成通路,影响嘌呤、嘧啶碱基的合成,从而对E.coli的突变具有促进效应,且雷达图验证表明,上述2个模型均具有良好的内部预测能力。本研究有望为抗生素使用带来的生态风险评价以及药物设计提供相关指导。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物(处理1)和添加0.4%葡萄糖(碳源,处理2)的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明:随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响(p<0.05),而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数(p<0.05),降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

外源镧对土壤微生物碳源利用的影响

用^14C标记葡萄糖法研究了外源镧对土壤微生物碳源利用的影响。结果表明：外源镧在低浓度下可增强土壤微生物利用碳源进行呼吸作用，而高浓度下则产生显著抑制作用，最大抑制率为33％。土壤微生物呼吸产生的^14CO2主要是培养初期释放的，培养14d后^14CO2释放已非常少。外源镧可增强土壤微生物利用碳源合成自身的生物量，最大增幅为25％。     

不同有机碳源对小球藻的生长与产油量的影响

该研究探讨了葡萄糖和乙酸钠两种碳源对小球藻（Chlorella protothecoides）的生长与产油量的影响,并对小球藻在两种碳源混合培养下的生长与产油情况进行了分析.研究结果表明,葡萄糖和乙酸钠的浓度对小球藻的生物量和产油量都有较大的影响,最优的浓度分别为15 g/L和20.5 g/L.相对于以葡萄糖为碳源的小球藻,以乙酸钠为碳源的小球藻的生物量与含油量均较低.在混合培养条件下,葡萄糖最先被小球藻吸收利用.图5,表1,参8.     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

抗生素与中药对大肠杆菌的联合抑菌作用及机理

为研究抗生素和中药对环境及生物体中菌群的联合毒性作用,以2种常用抗生素氨苄西林钠(ampicillin sodium,AMP)、盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TET)和1种中药提取物盐酸小檗碱(berberine chloride hydrate,BCH)为目标污染物,以大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)为指示生物,分别应用直接均分射线法和均匀设计射线法设计3个二元(AMP-BCH、AMP-TET、BCH-TET)及1个三元混合物体系(AMP-TET-BCH),共20条射线,采用以96孔微板为实验载体的时间微板毒性分析法(time-dependent microplate toxicity analysis method,t-MTA)对3种药物及其混合物体系的毒性进行系统测定.运用拟合归零法分析混合物毒性相互作用类型及强度,选取抑菌作用明显的代表性混合物射线进行暴露前后E. coli核酸溶出量以及电镜扫描分析.结果表明,AMP、TET、BCH及其混合物体系对E. coli的浓度效应曲线为“S”型且时间和浓度依赖抑菌性明显,仅...     

外源镧对土壤微生物碳源利用的影响

用14 C标记葡萄糖法研究了外源镧对土壤微生物碳源利用的影响。结果表明 :外源镧在低浓度下可增强土壤微生物利用碳源进行呼吸作用 ,而高浓度下则产生显著抑制作用 ,最大抑制率为 3 3 %。土壤微生物呼吸产生的14 CO2 主要是培养初期释放的 ,培养 14d后14 CO2 释放已非常少。外源镧可增强土壤微生物利用碳源合成自身的生物量 ,最大增幅为 2 5 %。     

磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌联合突变效应的研究

抗生素的滥用造成的环境安全问题已不可忽视,关于抗生素联合毒性效应研究较多,但联合突变效应研究较少。因此,本文以大肠杆菌为受试生物,研究了2种磺胺类抗生素(磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ))和3种四环素类抗生素(二甲胺四环素(MH)、盐酸四环素(TH)和盐酸强力霉素(DH))单一及联合暴露时对大肠杆菌的突变效应。结果表明:在单一暴露下,磺胺类抗生素会促进大肠杆菌的突变效应,四环素类抗生素没有明显的促进作用;联合暴露下,磺胺类抗生素对大肠杆菌突变效应为相加,磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌突变效应为拮抗。本研究初步探索了抗生素对大肠杆菌的联合致突变风险,为今后环境中抗生素混合暴露的生态风险评价和抗生素污染控制标准制定提供一种理论支撑。     

群体感应抑制剂对费氏弧菌生物荧光随时间变化Hormesis效应的机制探究

群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitor,QSIs)是作用于细菌群体感应系统的一类新型抗菌药物.目前关于QSIs引起Hormesis效应的机制探究较少.本文以费氏弧菌(Aliivibrio fischeri,A.fischeri)为模式生物,测定了3种高丝氨酸内酯(N-Acyl homoseri...     

光催化降解对抗生素藻类毒性效应影响研究进展

抗生素滥用带来环境中残留抗生素及其抗性基因的问题,近年来已成为全球关注的热点问题.光催化氧化技术是当前研究领域广泛采用的有效降解水环境中残留抗生素的热门方法;但光催化氧化无法使水环境中抗生素完全矿化,存在生态风险,探明光催化降解抗生素对其藻类毒理效应影响及内在机制,对研发高效、安全的光催化技术具有重要意义.本文在总结水...     

左氧氟沙星在蒙脱石存在条件下对大肠杆菌的毒性效应

采用批实验研究了蒙脱石对左氧氟沙星的吸附机理及对左氧氟沙星抗菌作用的影响。结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在蒙脱石上前2 h即达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir吸附方程,吸附率达90%以上;蒙脱石吸附左氧氟沙星存在阳离子交换作用、氢键作用、疏水作用、阳离子键桥作用、静电吸附作用等物理化学过程;蒙脱石本身不具有抑菌、杀菌活性,且由于蒙脱石增大了微生物附着的比表面积,在特定情况下可以促进微生物的生长;扣除其对微生物生长的促进作用后,蒙脱石吸附左氧氟沙星降低了后者的毒性效应,其抑菌率降低约25%。上述结果为进一步研究抗生素在环境中的毒理效应提供了基础依据。     

磺胺类抗生素对不同革兰氏阴性菌的毒物兴奋效应研究

抗生素滥用所导致的环境问题日益受到人们的关注,抗生素在环境中常以低剂量的形式暴露,生物体在低浓度的抗生素作用下通常会表现出毒物兴奋效应(hormesis)。因此,研究抗生素的hormesis,对抗生素的生态风险评价极其重要。为了研究抗生素的hormesis,本文选取4种磺胺类抗生素为研究对象,观测了不同浓度培养基下磺胺对大肠杆菌能否产生hormesis。结果表明,磺胺对大肠杆菌在原倍和0.8倍浓度的培养基下不产生hormesis,在0.6和0.4倍浓度的培养基下产生hormesis;并且,结合我们之前对另一种革兰氏阴性菌——费氏弧菌hormesis的研究可知,对于具有不同群体感应系统的2种革兰氏阴性菌,都存在hormesis,磺胺可以通过作用群体感应系统使革兰氏阴性菌产生hormesis,只是hormesis的大小不同。上述研究结果为抗生素的生态风险评价提供了依据,为hormesis的相关研究提供了参考。     

环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展

近年来,越来越多的抗生素类药物用于在医疗、畜禽和水产养殖业。由于其机体代谢率低,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中,造成抗生素在水体和土壤等环境介质中的残留。这些残留的抗生素会导致潜在的环境风险,其中最严重的是会诱发和传播各类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),进而对人类健康产生威胁。本文介绍了环境中抗生素的来源,归趋和残留状况,并且对其所引起的生态毒性效应以及ARGs进行总结,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。     

低剂量杀虫剂对昆虫的兴奋性效应(Insecticides-Induced Hormesis on Insects)

传统的杀虫剂毒理学应用线性非阈值模型评价杀虫剂的毒力及风险,但是没有考虑到低剂量杀虫剂所产生的毒物兴奋效应(Hormesis).杀虫剂对昆虫的低剂量兴奋效应主要表现在对昆虫的发育历期、体重和生殖力以及毒力等方面所产生的影响.在概述毒物低剂量兴奋效应理论及研究方法的基础上,重点介绍了杀虫剂对昆虫的低剂量兴奋性效应研究进展及其与杀虫剂亚致死剂量效应的区别,最后讨论了杀虫剂的兴奋效应对农业害虫防治所带来的影响.     

氯化消毒过程对抗生素的降解行为及其毒性效应的影响研究进展

抗生素的大量使用导致其通过各种途径进入到污水处理厂、地表水甚至饮用水源水中.在污水处理厂二级出水排放之前以及自来水的生产和供应过程中,都必须进行氯化消毒处理以杀灭病原微生物.在此过程中,抗生素一方面可能被氯化降解,另一方面也可能转化成毒性更高的降解产物.因此,了解抗生素在氯化消毒过程中的降解行为对于明确其生态和健康风险...