6种表面活性剂对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

为评价六种常见农药表面活性剂对水生生物的风险,采用斑马鱼胚胎发育技术,研究其对斑马鱼胚胎的致死效应和致畸效应。结果表明,NP-10、OP-10、农乳700、农乳602、农乳1602、宁乳33对斑马鱼胚胎的致死中浓度分别为16.44、21.13、55.86、84.46、109.90、120.08 mg·L-1,其中NP-10对斑马鱼胚胎急性毒性最大,宁乳33毒性最低;随着染毒剂量的增加,斑马鱼胚胎孵化率逐渐降低,致畸率逐渐提高,六种表面活性剂显示出相似的趋势,处理浓度与胚胎孵化率(致畸率)之间存在剂量-效应关系;NP-10、OP-10、农乳700处理组均诱导斑马鱼胚胎出现躯干侧翻、游囊关闭、躯干弯曲症状;农乳602、农乳1602、宁乳33处理组出现躯干侧翻、游囊关闭症状。     

联苯胺类化合物对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究

应用斑马鱼胚胎发育技术,对4种联苯胺类化合物(联苯胺、3,3'-二甲氧基联苯胺、3,3'-二甲基联苯胺、3,3'-二氯联苯胺)的毒性进行了测定.结果表明,这4种化合物对斑马鱼胚胎发育均有明显抑制作用,可以造成仔鱼畸形甚至死亡,具有特定的最敏感毒理学终点及作用时间;联苯胺苯环上的取代基可以增强联苯胺的亲电作用或亲核作用,从而增强其胚胎毒性,其中尤以卤代产物(3,3'-二氯联苯胺)最为显著.其毒性排列顺序大致为:3,3'-二氯联苯胺>3,3'-二甲基联苯胺>3,3'-二甲氧基联苯胺>联苯胺;4种联苯胺的斑马鱼胚胎毒性数据与lgKow没有显著相关性,推测这4种联苯胺的毒性机理属体内反应型,毒物参与生理代谢.     

氯化石蜡急性暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

比较研究了8种商品化氯化石蜡(CPs)急性暴露对斑马鱼(Danio rerio)胚胎早期发育的影响.实验结果表明,浓度分别为1、5、10和20 mg.L-1的CPs暴露7 d后均不会造成斑马鱼胚胎死亡,对斑马鱼胚胎的孵化率也无明显影响,但部分商品化CPs暴露对斑马鱼幼鱼鱼鳔发育具有明显的致畸效应,且随着暴露浓度的升高,鱼鳔畸形率显著上升,存在着明显的剂量-效应关系;此外,4种未氯化的短链石蜡烃(C10—C13)暴露对斑马鱼胚胎发育没有明显的毒性.上述研究结果表明,CPs急性暴露可造成斑马鱼幼鱼鱼鳔发育畸形,而这种致畸效应与CPs的含氯量不相关,与CPs中未经氯化的短链石蜡烃也无相关性,CPs对鱼类胚胎早期发育的潜在毒性效应需要进一步关注.     

节球藻毒素对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

研究了节球藻毒素对斑马鱼(Danio rerio)胚胎的急性毒性效应。采用水浴染毒法,将受精后2h的斑马鱼卵分别暴露于含有0、50、100、200、400、800、1600及3200μg·L-1节球藻毒素的试液中,显微观察不同浓度节球藻毒素对斑马鱼受精卵及其胚胎发育过程的影响,并通过累计孵化率、死亡率、发育畸形率的比较,评价节球藻毒素对斑马鱼胚胎的发育毒性。结果显示:随着节球藻毒素浓度的增加,斑马鱼胚胎的孵化率降低、死亡率和畸形率增加。与对照组比较,浓度≥1600μg·L-1的实验组胚胎发育明显迟缓。浓度≥400μg·L-1时,胚胎孵化率显著降低,72hpf的孵化率由对照组的87%降低到高浓度组(3200μg·L-1)的7%。浓度≥800μg·L-1时,斑马鱼的死亡率、畸形率明显升高;144hpf的死亡率由对照组的7%增加到73%;144hpf的畸形率由对照组的0%增加到93%,畸形主要表现为脊柱弯曲,心包囊肿,尾畸弯曲等。节球藻毒素暴露48hpf对斑马鱼半致死浓度LC50为2572.76μg·L-1,暴露144hpf时为1056.33μg·L-1。节球藻毒素对斑马鱼早期生命发育阶段有一定的抑制效应,高浓度亦会导致死亡。     

助溶剂甲苯和二甲基亚砜对斑马鱼胚胎发育的复合毒性效应

研究了甲苯和二甲基亚砜(DMSO)对斑马鱼胚胎生长、发育的毒性效应.实验结果表明:低剂量的甲苯(0.05%)单一暴露对斑马鱼胚胎发育有一定毒性,DMSO(0.45%)对斑马鱼胚胎无明显毒性;但甲苯与DMSO具有较强的复合毒性效应,随着DMSO含量的增加,与甲苯单一暴露组相比,斑马鱼胚胎死亡率显著增加、胚胎孵化率下降、胚胎发育迟缓并生成大量畸形;但甲苯以及甲苯和DMSO复合物对人胚肾HEK-293细胞株和人胃癌SGC-7901细胞株的活力均没有明显效应.DMSO可通过提高甲苯在水中的分散性,增加甲苯的神经毒性,但对离体实验模型无显著效应,故在选择不同生物模型评估有机污染物毒性效应时,需考虑不同类型助溶剂所产生的复合效应,以减少实验误差.     

采用Surfactant表面活性剂分析柱与电雾式检测器分析7种表面活性剂

采用Dionex Surfactant表面活性剂分析柱与电雾式检测器(CAD)分析7种表面活性剂.仪器及色谱条件:Dionex ICS5000离子色谱仪;Dionex Surfactant混合基质色谱柱,5 μm,2.1 mm×150 mm;柱温30℃;流动相为l00mmol·L-1醋酸铵(pH=5.4)和乙腈,流速0.3 mL·min-1;检测器:电雾式检测器,雾化温度30℃,采样频率10Hz.本方法可用于对表面活性剂的含量常规检测分析工作.     

4种农药复合污染对斑马鱼仔鱼联合毒性效应

为探明农药混合污染对斑马鱼的联合毒性效应,以斑马鱼仔鱼为研究对象,开展了氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷等4种农药的联合毒性效应研究。研究表明,氯氰菊酯、马拉硫磷,杀螟硫磷和咪鲜胺对斑马鱼仔鱼的96 h-LC_(50)值分别为0.12、17.88、12.39和1.45 mg·L~(-1)。根据96 h-LC_(50)值采用等毒比(1∶1)进行二元及多元联合毒性试验。二元农药混合污染(氯氰菊酯+马拉硫磷、氯氰菊酯+杀螟硫磷、氯氰菊酯+咪鲜胺和杀螟硫磷+咪鲜胺)对斑马鱼仔鱼联合作用表现协同作用。马拉硫磷+杀螟硫磷对斑马鱼仔鱼联合毒性在24 h时表现为协同作用,在其他不同时间均表现为相加作用。马拉硫磷+咪鲜胺二元农药对斑马鱼仔鱼联合毒性表现为拮抗作用。氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷4种农药的所有三元和四元混合污染对仔鱼联合毒性作用均表现为协同作用。研究表明,在真实的环境中,农药以混合物形式存在可能增加其对水生生物的毒性效应,给生态环境造成严重影响。     

不同类型表面活性剂对三氯乙烯的增溶作用

考察不同类型的表面活性剂对三氯乙烯(TCE)的增溶作用.选用阴离子型十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子型聚氧乙烯辛基苯酚醚(TX100)、阳离子型十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)及生物表面活性剂鼠李糖脂和脂肽,研究表面活性剂对三氯乙烯的增溶能力.结果表明,5种表面活性剂浓度在临界胶束浓度(CMC)以上时,TCE在水相中的表观溶解度随表面活性剂浓度的增大而线性增大.质量增溶比(WSR)和摩尔增溶比(MSR)为鼠李糖脂>脂肽>CTAB>TX100>SDS.在各表面活性剂溶液中,所用的各表面活性剂质量浓度顺序为SDS#TX100=CTAB#鼠李糖脂=脂肽,两种生物表面活性剂的质量浓度仅为SDS的1%,但生物表面活性剂对TCE的饱和增溶容量有更好的提高效果.因此,相比之下,生物表面活性剂对TCE的增溶能力较强,其中以鼠李糖脂为最佳,而在化学合成表面活性剂中阳离子表面活性剂CTAB增溶TCE的效果最优.     

表面活性剂及水溶性有机物对菲生态毒性的影响

采用室内培养试验及化学试验研究了表面活性剂及水溶性有机物(DOM)对土壤中菲对小麦的生态毒性的影响.结果表明,绿肥和猪粪堆肥DOM具有具有类似表面活性剂的表面活性性质,且猪粪堆肥的表面活性较大;在本试验条件下,DOM对菲对小麦的生态毒性有减轻作用,而表面活性剂对菲生态毒性有增加的趋势;当DOM和表面活性剂共存时,菲的生态毒性则比DOM单独作用时的结果强,而弱于表面活性剂单独作用的结果.     

4种二烷基次膦酸盐阻燃剂对斑马鱼胚胎的毒性研究

二烷基次膦酸盐(DPs)作为一种新型有机磷阻燃剂正在被大量合成并应用,但关于其毒理学效应的研究还十分匮乏。研究者首次以斑马鱼胚胎作为实验模型,初步探讨了2种新型DPs阻燃剂甲基环己基次膦酸铝(AMHP)、甲基环己基次膦酸钙(CMHP)和2种已市场化生产的DPs阻燃剂甲基乙基次膦酸铝(AMEP)、二乙基次膦酸铝(ADEP)对鱼类的急性毒性效应。结果表明,AMHP和CMHP对斑马鱼胚胎无明显毒性效应;500 mg·L~(-1)的AMEP和ADEP能显著增加斑马鱼胚胎死亡率,降低其出膜率。AMHP和CMHP的水解产物甲基环己基次膦酸在浓度为1 000 mg·L~(-1)时,可使斑马鱼胚胎出膜率下降,并导致胚胎死亡,推测DPs的水解产物二烷基次膦酸是造成斑马鱼胚胎死亡的主要因素。进一步比较去除卵膜后,DPs对斑马鱼胚胎的毒性效应,发现DPs主要通过影响斑马鱼胚胎的出膜进而造成胚胎的死亡。上述研究结果从水生生物毒性的角度为DPs阻燃剂是否能作为溴化阻燃剂和传统有机磷阻燃剂的替代品提供了实验依据。     

吡唑醚菌酯对不同阶段斑马鱼的毒性效应评价

为评价吡唑醚菌酯对鱼类不同生命阶段的毒性效应,以斑马鱼(Brachydanio rerio)为测试生物,测定了其对斑马鱼胚胎、仔鱼(孵化3 d和孵化12 d)和成鱼的急性毒性及对胚胎和仔鱼(孵化3 d)的发育毒性。结果表明,吡唑醚菌酯对斑马鱼胚胎、仔鱼(孵化3 d)、仔鱼(孵化12 d)和成鱼的96 h-LC50分别为0.0578(0.0540~0.0631)、0.0299(0.0282~0.0320)、0.0330(0.0310~0.0350)和0.0756(0.0692~0.0862)mg·L-1,其毒性大小依次为仔鱼(孵化3 d)仔鱼(孵化12 d)胚胎成鱼。与对照组相比,吡唑醚菌酯0.101 mg·L-1处理,可对斑马鱼胚胎24 h自主运动产生显著抑制作用;0.0609、0.0777和0.101 mg·L-1处理,可对斑马鱼胚胎48h心跳速率产生显著抑制作用;0.0609和0.0777 mg·L-1处理,可对斑马鱼胚胎96 h孵化仔鱼体长产生显著抑制作用。在供试浓度下吡唑醚菌酯暴露96 h后,均可对斑马鱼仔鱼(孵化3 d)体重和体长产生明显的抑制效应,对斑马鱼仔鱼(孵化3 d)心跳未产生明显影响。在高浓度下,吡唑醚菌酯可诱导斑马鱼胚胎产生畸形,主要包括心包水肿、卵黄囊水肿等;而对仔鱼(孵化3 d)未观察到明显的致畸效应。     

氯化镉对斑马鱼胚胎的发育毒性

为探讨重金属Cd对斑马鱼胚胎发育的毒性效应,将受精1h后(1hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CdCl2溶液中,观察CdCl2处理对胚胎死亡、孵化及幼鱼畸形的影响。采用吖啶橙(AO)染色,定性观察胚胎细胞凋亡情况;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测胚胎ROS水平,TBA比色法测定胚胎脂质过氧化水平,DTNB比色法测定还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平。结果表明,10.0～30.0mg·L-1CdCl2浓度依赖性地诱导斑马鱼胚胎死亡和幼鱼畸形,胚胎孵化率亦降低。CdCl2处理引起斑马鱼胚胎心脏水肿,尾部弯曲和胚胎发育阻滞。胚胎半数致死浓度(LC50)为18.9mg·L-1,R2=0.973,幼鱼半数致畸浓度(EC50)为13.7mg·L-1,R2=0.967。20.0mg·L-1CdCl2处理组ROS水平、MDA含量明显升高,GSH/GSSG比值明显降低(P<0.01)。20mg·L-1CdCl2处理后,胚胎头部和尾部可见大量细胞凋亡。10mg·L-1N-乙酰半胱氨酸(NAC)与20mg·L-1CdCl2共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率和畸形率明显降低,孵化率明显升高,ROS水平、MDA含量以及GSH/GSSG比值趋于正常。以上结果说明,CdCl2暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与CdCl2诱导的氧化应激相关。     

纳米银和银离子对斑马鱼胚胎早期生长发育的影响及作用机制

为探究纳米银对水生生物的毒性作用,选取斑马鱼胚胎为受试生物,考察了纳米银对斑马鱼胚胎早期生长发育的影响,同时比较了纳米银与银离子对斑马鱼胚胎的毒性作用和机理。实验将受精后4小时(4 hpf)的斑马鱼胚胎分别暴露于不同浓度的纳米银和银离子溶液中至96 hpf,观察并记录了胚胎的死亡、孵化和畸形等指标。应用吖啶橙(AO)染色实验研究了胚胎暴露之后的细胞凋亡情况,并且应用荧光定量PCR技术分析了相关基因的表达水平。研究结果表明,随着暴露浓度的增加,纳米银和银离子均能导致斑马鱼胚胎的死亡率增加和孵化率降低,并且引起孵化延迟。纳米银和银离子的96 h半数致死浓度(96 h-LC50)分别为11.75 mg·L-1和0.054 mg·L-1。银离子毒性远大于纳米银毒性。暴露的斑马鱼胚胎均表现出体长变短和卵黄囊肿大的畸形。AO染色结果表明,纳米银和银离子处理组胚胎的躯干和卵黄囊部位存在细胞凋亡信号。基因表达分析结果显示,1.93 mg·L-1纳米银显著提高了斑马鱼胚胎caspase9的表达(P0.05),而0.006 mg·L-1的银离子就能显著上调COX-2a(P0.01)和COX-17(P0.05)基因的表达,同时0.036 mg·L-1银离子增加了斑马鱼体内p53基因的表达(P0.05)。以上研究结果说明,纳米银可能通过caspase通路诱导细胞凋亡进而影响斑马鱼胚胎的生长发育;而银离子不但影响氧化系统基因通路,还能通过p53诱导凋亡进而阻滞斑马鱼胚胎的生长发育。     

评估斑马鱼胚胎毒性试验在农药危害筛选中的应用

考虑到人类社会中大量使用化学物质,想要准确有效地评估这些化学物质对人类和生态受体的潜在风险,研发有效的手段和方法是至关重要的。鱼胚胎急性毒性试验是其中一种工具,已表现出与幼鱼急性毒性标准试验的预测结果高度吻合,而幼鱼试验对资源消耗更多。然而,也有证据表明,对于某些类型的化学物质,包括神经毒素,鱼类胚胎的敏感性低于幼鱼。本文利用已发表的斑马鱼胚胎毒性数据,与3种常用检测用鱼幼鱼(虹鳟鱼、蓝鳃太阳鱼、羊鲷)的半致死浓度50%(LC₅₀)数据进行比较,研究了鱼类胚胎对农药危害评估的效用。在将农药视为单因素的情况下,斑马鱼胚胎和幼鱼毒性数据相关性较差,差异显著(r²=0.28;p2=0.64;p 精选自Glaberman, S., Padilla, S. and Barron, M. G. (2017), Evaluating the zebrafish embryo toxicity test for pesticide hazard screening. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1221–1226. doi: 10.1002/etc.3641
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3641/full
     

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。     

8种常见农药对海胆胚胎各发育期的急性毒性

为初步探讨农药对海胆胚胎的急性毒性效应,以虾夷马粪海胆(Strongylocentyotus internedius)为实验材料,研究了8种常见农药--草甘膦(Glyphosate)、百草枯(Paraquat)、异菌脲(Iprodione)、代森锰锌(Mancozeb)、三唑醇(Triadimenol)、霜霉威(Propamocarb)、百菌清(Chlorothalonil)和速克灵(Procymidone)对海胆胚胎各发育期(二细胞期、四细胞期、上浮囊胚期、原肠期、棱柱幼体期、四腕幼虫期)的半数效应浓度(EC50),并分析了正辛醇/水分配系数(LogP)与EC50的关系.结果显示:1)8种农药对海胆胚胎各发育期均具有一定的急性毒性,以四腕幼虫期为例,8种农药的EC50值分别为草甘膦(3.99mg·L-1)>百草枯(10.38mg·L-1)>代森锰锌(20.77mg·L-1)>速克灵(55.42mg·L-1)>霜霉威(56.09mg·L-1)>异菌脲(86.29mg·L-1)>三唑醇(273.20mg·L-1)>百菌清(647.38mg·L-1).2)LogP与EC50呈现一定的正相关性,即随着LogP的增加,各农药对海胆胚胎的抑制率逐渐降低.     

对硝基酚对大型蚤和斑马鱼胚胎的毒性

采用静态生物毒性试验方法,研究了对硝基酚对大型蚤的急性毒性和斑马鱼胚胎发育影响.结果表明,大型蚤幼蚤接触不同浓度的对硝基酚后,活动会受到不同程度的抑制,甚至死亡,48hEC50值为2.55mg·L-1.对硝基酚对斑马鱼胚胎有蓄积致毒作用,最敏感性指标为83h未孵化、83h卵凝结;实验还发现对硝基酚具有低浓度促进斑马鱼胚胎发育和孵化,高浓度抑制发育并延缓孵化的作用.对硝基酚对大型蚤的毒性与对斑马鱼胚胎的发育影响相比,大型蚤对对硝基酚反应更为敏感.     

六溴环十二烷(HBCD)对斑马鱼发育早期能量代谢及软骨、肌肉和鱼鳍发育的影响

六溴环十二烷(hexabromocyclododecane, HBCDs)是一种添加型阻燃剂,在环境中广泛存在。由于具有持久性、生物蓄积性和毒性等特征,HBCD很可能在水生生物体内富集并对其生长发育产生影响。将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的HBCD(0.1、0.5和1 mg·L^-1),通过油红O和阿尔新蓝染色观察幼鱼发育状况,并通过能量代谢及发育相关基因探讨可能的作用机制。结果表明,HBCD暴露影响了幼鱼对卵黄囊内生脂肪的吸收,并对幼鱼躯干骨骼肌、头部软骨和鱼鳍的发育产生损害。进一步研究发现,暴露组幼鱼体内ATP含量降低,ATP合成酶及电子呼吸链中还原性辅酶Ⅰ(NOX)和细胞色素C氧化酶(COX)等的活性显著降低;同时,早期发育相关基因如骨形成蛋白bmp、肌肉决定因子myod以及sox9a和wnt等基因的转录水平均受到显著抑制(P<0.05)。上述结果表明,HBCD会影响早期发育阶段的斑马鱼对卵黄囊营养物质的吸收,干扰体内能量代谢,导致能量供应不足,并通过bmp-sox9和wnt-myod等信号通路影响软骨组织、鱼鳍和骨骼肌的正常发育。