非洲爪蟾在生态毒理学研究中的应用: 概述和实验动物质量控制

非洲爪蟾因为终生生活在水中易于饲养管理、常年可以排卵孵化、行体外受精和体外发育等特点, 而作为模型动物广泛用于生物学的研究, 并积累了大量相关的资料. 像其他两栖动物一样, 非洲爪蟾的胚胎和幼体直接暴露在水中, 对环境污染物比较敏感. 另外, 非洲爪蟾的性别分化和性器官发育对性激素和具性激素活性的内分泌干扰物十分敏感, 所以非洲爪蟾可用于内分泌干扰物的性激素干扰作用和生殖毒性的研究. 同时, 非洲爪蟾的变态发育对甲状腺激素和具甲状腺干扰活性的内分泌干扰物十分敏感, 所以非洲爪蟾也可用于环境物质甲状腺干扰作用的研究. 除此, 非洲爪蟾的生态毒理学研究可与目前生态学研究中的热点问题—两栖动物世界范围内的减少和畸形蛙的出现衔接. 基于以上几点, 目前已有越来越多的实验室将非洲爪蟾引入生态毒理学的研究. 实验动物质量关系着动物实验结果的科学性和可靠性, 这对毒理学研究尤为重要. 本文从水质、食物等环节对非洲爪蟾质量控制的问题做了初步讨论.     

典型持久性有机污染物与抑癌基因相互作用的分子模拟与验证

化学品的环境污染问题给人类带来了惨痛的教训.对化学品进行生态风险评价,是预防和控制其污染的前提.发展计算(预测)毒理学方法,可以高效地评价和预测化学物质的环境暴露、危害性和风险性.本研究采用分子模拟与光谱实验(紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及熔点实验)相结合的方法,研究了典型持久性有机污染物2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)与抑癌基因p53启动子区域片段(p53-DNA)的相互作用机制.分子模拟的结果显示,BDE-47以部分嵌插和沟槽结合的形式与p53-DNA相互作用.光谱实验验证了分子模拟的结果:BDE-47与p53-DNA发生增色效应,同时BDE-47的加入使EB-p53-DNA体系发生静态荧光猝灭,说明BDE-47竞争性地嵌插入p53-DNA的碱基对中,同时伴有沟槽结合,结合常数Kb为7.24×103 L/mol.本研究从分子水平上阐明了BDE-47与p53-DNA间的相互作用机制,对于化学品的风险筛查和管理具有重要意义.     

饮用水中的环境激素研究

环境激素（Environmental Hormone）,亦称内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs）,即＂能干扰机体天然激素的合成、分泌、转运、结合或清除的各种外源性物质[1]＂.     

酚类化合物非单调剂量-效应毒理学机制的QSAR研究

环境内分泌干扰物具有独特的非单调剂量-效应曲线, 无法简单地以半数影响(致死)剂量(浓度)这一单一数值指标来表征其生物活性, 如何处理非单调剂量-效应曲线下的定量结构-活性关系(QSAR)是目前环境科学乃至生命科学一个充满挑战的未知领域. 研究发现, 双酚A等9种酚类化合物影响鲫鱼体外淋巴细胞增殖率的实验呈现特殊倒U型非单调剂量-效应关系, 为探索其可能的生化机制, 同源模建了芳烃受体配体结合区的结构, 通过分子对接分别模拟分析了这9种酚类化合物和雌激素受体、雄激素受体、甲状腺素受体、一种芳烃受体相似蛋白、模建芳烃受体及过氧化物酶体增殖剂激活受体的结合能以及作用模式, 利用半经验分子轨道法计算了酚类化合物的分子描述符, 分别建立了低剂量和高剂量范围内化合物性质与决定性生物活性指标的定量构效关系模型. 发现非单调剂量效应曲线的形成源于高低剂量效应机制的差异, 在低剂量时雌激素受体的介导起主要作用, 促进淋巴细胞增殖, 而在高剂量时化合物表现出一定的急性毒性机制, 抑制了淋巴细胞的增殖, 不同的剂量范围分别由不同的毒理学机制占主导地位.     

多氯联苯内分泌干扰作用及机理研究进展

环境内分泌干扰物是近年认识到的一类严重危害人和动物的生殖和免疫功能的环境污染物, 多氯联苯(PCBs)既是持久性有机污染物, 又是典型的内分泌干扰物, 单个PCB同类物、PCB商品混合物以及PCB的代谢产物都具有内分泌干扰活性, 可从激素的合成、转运、结合、代谢和反馈调节等多层面干扰雌/雄激素系统、甲状腺激素系统等多个内分泌系统的功能. 本文详细评述了PCBs内分泌干扰活性及其机理研究的新进展, 并提出了今后应加强研究的几个主要方面.     

计算(预测)毒理学:化学品风险预测与管理工具

<正>化学品污染被联合国环境规划署列为影响人类生存与发展的全球性重大环境问题之一[1].化学品风险防控的一个重要瓶颈是,基于传统实验测试评价化学品环境风险性的速度(2~3年/种),远低于新化学品进入市场的速度(~1000种/年),已导致10万种以上的大量既有化学品未经风险评价而在市场上使用[2].因此,必须发展快速、高效的化学品风险预测与管理技术[3].计算毒理学技术被认为是一种高效、高通量地进行化学品风险预测与管理的技术[3].计算毒理学亦称预     

含卤有机化合物与甲状腺素转运蛋白相互作用的卤代效应

甲状腺素(thyroid hormones,THs)干扰物(thyroid disrupting chemicals,TDCs)能与THs竞争甲状腺素转运蛋白(transthyretin,TTR)的结合位点而影响THs体内平衡.TDCs结构中的卤素基团是影响TDCs与TTR相互作用的关键性结构因子.本研究分析了卤代化合物与TTR的复合物结构和卤代化合物与TTR的相互作用势(logRP),发现卤键和卤氢键、诱导效应和疏水效应是影响有机卤化合物与TTR相互作用的关键因素.卤键(主要是卤氧键)和卤氢键的形成,增强了有机卤化合物与TTR的相互作用.对可电离化合物,诱导效应是卤素基团影响logRP大小的重要因素,疏水效应是卤素基团影响多溴联苯醚(PBDEs)等不可电离化合物与TTR相互作用的主要因素.     

水环境中农药类内分泌干扰物的研究进展

康和生存环境的影响值得重视农药类内分泌干扰物是一类能使人类和生物的内分泌系统发生紊乱的特殊外来物质, 它对人类和生物的荷尔蒙分泌机能有极大的破坏性, 并可能给生态环境造成威胁. 本文以与人类生活密切相关的水环境中农药类内分泌干扰物为重点, 对水环境中农药类内分泌干扰物问题产生的背景、农药类内分泌干扰物的特点、农药类内分泌干扰物对人和野生生物的有害影响及其影响机理, 以及水环境中农药类内分泌干扰物迁移降解途径和监测方法等作了评述. 认为农药类内分泌干扰物对水环境以及对人类健康和生存环境的影响值得重视。     

生理毒代动力学模型在化学品生态风险评价中的应用

环境化学品分布于生物特定器官或组织(如肝、肾)的靶点浓度,是评价其毒性效应所需的关键信息.受实验技术和条件等限制,仅通过整体动物实验难以实现化学品生物体内靶点浓度的高通量获取.生理毒代动力学(physiologically based toxicokinetics,PBTK)模型则可定量描述化学品在生物体内吸收、分布、代谢、排泄过程,预测化学品在生物体内浓度随时间的变化,关联化学品的环境暴露浓度及靶点浓度.PBTK模型可进一步用于体内(in vivo)-体外(in vitro)毒性测试数据的外推、生物的跨物种外推等,在化学品生态风险评价与管理中发挥重要作用.本文概述了PBTK模型的基本概念及构建PBTK的方法,介绍了现有PBTK模型在化学品生态风险评价中的应用,并对PBTK模型的发展趋势进行了展望.     

甾体雌激素的污染水平及转化机制*

近年来内分泌干扰物的污染逐渐引起国内外学者的注意,一些天然甾类雌激素及合成甾体类雌激素被发现具有很强的雌效应,环境中极小量的雌激素就能对人和动物的健康带来不可预测的危害。作者结合最近国内外的研究成果,对甾体雌激素的种类、来源及分布、环境浓度、转化机制等方面进行了综述。     

毒理芯片技术及应用

毒理芯片(toxchip)技术是在基因组技术和DNA微阵列技术基础上发展起来的分子生物学技术, 它将使科学家在分子水平评价外界有毒物质的毒性状况. 1999年美国国家环境健康科学研究所(NIEHS)成功开发出了毒理芯片技术[1], 该技术对传统毒理学研究具有革命性意义, 它预示了快速高效地确定环境危险物及环境有毒物质DNA效应的时代已经来临, 将为医学、 环境毒理学及生态毒理学等研究开辟新途径. (ⅰ) 毒理芯片的工作原理. 美国科学家最先将毒理芯片技术用于研究毒理学[1]. 既然克隆的cDNA微阵列可以测定基因表达, 反过来基因表达就可以作为被…     

水热法合成BiOI及在模拟太阳光下对双酚A的降解

双酚A是一种广泛存在于天然水体中的内分泌干扰物,其消除技术日益受到关注.利用水热法合成3D结构的碘氧化铋(BiOI)催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射谱仪(UV-vis DRS)等对其进行表征,并在模拟太阳光下降解环境内分泌干扰物双酚A(BPA).实验结果表明,140℃,24 h,pH 7水热条件下制备的BiOI为片状堆砌而成的花瓣球结构,呈现最好的降解效果,在模拟太阳光下反应3 h,BPA(20 mg/L)的去除率和矿化率分别为99.6%和77.6%.三次循环实验结果显示,BiOI具有良好的抗光腐蚀性和催化稳定性.降解过程可能包含光生空穴的氧化作用.水热合成法制备BiOI简单可靠,条件可控,所制备的BiOI具有良好的应用前景.     

新型全氟及多氟聚醚羧酸识别、分布特征及毒理效应研究进展

随着全氟辛酸(PFOA)的管控,工业中开始使用结构中含有醚氧键的全氟及多氟聚醚羧酸(PFECA)作为加工助剂替代PFOA.近年来,得益于非靶向筛查和靶向分析技术的快速发展,不同环境介质和生物样品中已陆续检出多种PFECA,浓度呈升高趋势.已有研究发现,六氟环氧丙烷三聚体(HFPO-TA)、六氟环氧丙烷四聚体(HFPO-TeA)等PFECA表现出较PFOA更强的生物累积和毒性效应.相较于传统全氟及多氟烷基物质(PFAS), PFECA结构更为复杂,对环境和生物体的危害机制也可能存在差异.本文围绕PFECA的结构种类、污染水平和毒性效应,从非靶向识别、环境行为、生物及人群暴露水平、毒性效应和分子机制等多个方面对近年来的相关研究进行概述,探讨当前PFECA应用中存在的问题和潜在风险,对未来的研究方向和应用前景进行展望,旨在为PFAS替代品的环境污染及风险评估提供参考,为我国开展PFAS的管控和削减行动提供支撑.     

多介质环境模型在化学品暴露评估中的应用与展望

由于化学品引发的环境事件呈上升趋势,各国政府和公众已高度关注化学品的环境风险.欧盟发布化学品监管的法规指出"没有安全数据,就没有市场"("No Data,No Market").中国也发布了《新化学物质环境管理办法》,这标志着中国化学品的环境管理由危害管理过渡到风险管理.化学品的暴露评估是环境风险评估和管理的关键.多介质环境模型是化学品环境暴露评估的简便而有效的工具之一.应用多介质环境模型,可以预测化学品在环境介质中的存在水平和分布,揭示相对重要的降解过程,估计化学品在环境中的停留时间,全面地描述化学品的环境归趋.本文概述了多介质环境模型的理论基础及发展过程,重点介绍了局部、区域及全球尺度下多介质环境模型应用于化学品暴露评估的研究进展,比对分析了化学品风险评估中常用的暴露评估软件的特征.此外,还总结了中国化学品暴露评估中多介质环境模型的应用情况,展望了多介质环境模型两种发展趋势及方向.可以预见,多介质环境模型在我国化学品环境风险评估和管理领域具有巨大的应用前景.     

基于GC-QTOF构建挥发性有机物的非靶标筛查方法

挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)是一类影响大气质量的重要污染物,对生态安全与人体健康都具有重要影响. VOCs种类众多,全面的环境监测存在很大的技术挑战.本研究从环境空气样品中VOCs的定性筛查出发,采用气相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(GC-QTOF)建立了一套VOCs的非靶标筛查方法,其主要流程如下:(1)在70 eV下对样品中VOCs进行分析,将获得的质谱图与仪器配套的谱图库比对,筛选出可能的候选物;(2)在15 eV条件下获取分子离子峰,根据候选物分子离子的准确度误差5 ppm(parts per million)作为阈值鉴定化合物;(3)如果分子中涉及同位素元素,进行质谱同位素分析;(4)使用保留时间预测模型,进一步辅助识别;(5)使用标准样品对识别的VOCs进行确证.采用108种VOCs进行非靶标筛查流程测试发现, 94种可以被正确识别,准确率为87%,显著高于采用GC-MS分析和谱库对比的识别率58%.对大连某企业环境大气中的VOCs进行了采样分析,筛查出30种VOCs,其中有23种通过标准样品确认,初步说明本研究构建的非靶标筛查方法可以作为环境大气中未知VOCs定性识别的技术工具.在后续研究中,将进一步对非靶标筛查方法进行环境样品分析验证和完善优化.     

环境中微塑料的迁移分布、生物效应及分析方法的研究进展

微塑料由于其粒径小、光降解能力弱等特点,被视为一种潜在持久性有机污染物,是近年来研究的热点.在微塑料的来源、迁移分布、生物效应和分析方法方面,国内外已有大量的研究,但是缺乏对已有近期研究成果的比较系统、全面的综述.因此,本文对近几年来微塑料在自然环境(陆地、淡水和海洋)中迁移分布、生物效应和分析方法方面的研究进展进行了归纳总结:环境中微塑料的来源分为初级微塑料的直接排放和环境中大块塑料的降解;微塑料在环境中迁移主要通过淡水环境在陆地和海洋环境之间双向迁移;当前,微塑料在环境中的分布研究主要集中在海洋环境中,研究证实微塑料通过洋流作用分布于整个海洋;微塑料的生物效应主要分为摄入效应和与有机污染物结合的复合效应,微塑料对生物的潜在健康风险被初步证实;微塑料的分析方法是微塑料相关研究的基础,很多仪器方法(如显微镜检、光谱质谱分析)已经应用到微塑料的分析鉴定之中,一些新的仪器联用技术(如扫描电子显微镜与能谱仪联用、热吸附解吸与气相色谱质谱联用)也被开发出来.今后应加强对陆地和淡水环境中微塑料的分布、生物效应以及对人体健康影响的研究,并发展更为准确的微塑料定性定量分析方法.本文为微塑料的污染防治提供了较为系统的参考资料,也为该领域的研究、发展提供了可借鉴的思路.     

计算系统毒理学:形成、发展及应用

系统生物学的发展为传统毒理学的研究提供了新机遇,逐步形成了系统毒理学.计算系统毒理学旨在整合毒理组学实验数据,构建多水平、多尺度的预测模型,定量评估化合物的安全性.目前已经发展了静态网络分析预测、动态网络模拟和有害结局路径等几种研究方法.虽起步不久,但在全面理解毒理学机制、发现新的生物标志物及化合物安全性综合评估等方面已表现出良好的应用前景.本文主要综述了计算系统毒理学的诞生背景、数据资源、研究方法、应用领域及未来展望.     

遗传算法结合共轭梯度法改进BP算法人工神经网络用于环境雌激素的QSAR研究

目前应用最广泛的BP人工神经网络存在收敛速度低、有局部震荡的危险. 采用共轭梯度法(CG)改进BP算法, 并且结合遗传算法筛选分子描述符, 用于环境内分泌干扰物的定量结构-活性相关 (QSAR)研究, 有效地克服了以上缺点, 得到了稳健、准确的预测模型, 模型的R² = 0.845, 预测集的q²_pred = 0.81, 均方根误差(RMSE) = 0.688. 所得结果说明这种方法能够为筛选有机物的雌激素活性提供一种迅速、可行的工具.     

QSAR模型应用域的表征方法

定量构效关系(QSAR)模型是填补化学品环境安全数据空缺的重要工具.QSAR模型需要明确定义的应用域,才能合理地用于化学品管理.本文回顾了应用域的3种概念:描述符域、结构域和机理域.基于案例,重点介绍了基于分子指纹与相似性度量指标而计算结构域的方法、结构域的特点和优势.讨论了结构.活性地貌(structurc-acti...     

基于稀有鮈鲫模型研究水环境中纳米银的毒理学效应

纳米银具有优越的抗菌性能,现已被很好地应用于食品工业、医疗卫生、水处理等多个行业中.然而纳米银的生物安全性也同时引起了人们的高度关注.本文采用小型实验鱼类——稀有鮈鲫,探讨了商品化纳米银在水处理推荐使用剂量范围内(1~20 mg/L)的水生毒理学效应.通过24 h急性毒性实验表明纳米银(LC50 12.79 mg/L)毒性效应远远低于银离子(LC50 22μg/L),尽管银离子与纳米银的生物富集效应并不明显,但它们同样可进入鱼体内,并引起相应靶器官的毒性作用,表现为鳃组织与肝脏表面显微结构的明显损伤效应.由此可见,水体中由于纳米银的应用而导致的潜在生态毒性风险不容忽视.