海洋双壳类中镉与必需元素的相互作用

镉(cadmium,Cd)是海洋中常见的重金属污染物,因其有较高的生态风险而备受关注。海洋双壳类因其底栖和滤食的习性极易在体内富集Cd,进而引起氧化应激、信号转导异常和能量代谢紊乱等毒性效应。Cd能通过必需元素的转运载体或通道进入海洋双壳类体内。海洋双壳类具备一系列防御Cd的机制,如与含硫、氮和硒的配体结合,以减少游离Cd^(2+)浓度并降低氧化应激,从而减轻Cd毒性。而在某些关键的生物学通路中,与Cd大小和电荷相似的必需元素(如钙、铜和锌)能被Cd竞争或取代,导致必需元素稳态发生变化,进而引起机体代谢异常,产生毒性效应。此外,本文介绍了可用于海洋生态毒理学研究的新工具——离子组学,以深入探究多种元素的相互作用。本文为深入了解Cd的毒理机制和海洋生态风险提供重要参考。

基于极限梯度提升算法和特征筛选方法的羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)急性毒性定量构效关系(QSAR)模型的建立与应用

藻类是水生食物网中主要的初级生产者,对水生生态系统的可持续性起着重要作用。随着社会发展、工业进步和人类活动,大量化学品被释放到水生环境中,对藻类产生了极大的威胁。若藻类受到危害势必会影响其他水生生物,因此有必要开展藻类的毒性评估。藻类的毒性评估需要大量的毒性数据,通过实验的方法获得水生毒性数据成本较高且比较耗时,定量构效关系(QSAR)是解决这类问题的一种良好的替代方法。本研究基于Web of Science与中国知网数据库文献中的53条急性毒性数据,利用极限梯度提升(XGB)算法和特征筛选方法建立了羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)急性毒性的QSAR模型。最优模型的训练集决定系数(R^(2)_(TR))达到了0.97,验证集决定系数(Q^(2)_(EXT))达到了0.78,留一法交叉验证系数(Q^(2)_(LOO))也达到了0.51,表明建立的QSAR模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。机理解释结果表明,化合物的拓扑电荷数、总原子序数和电负性是影响羊角月牙藻急性毒性的关键因素。在此基础上,采用建立的QSAR模型和EPI Suite分别预测了16种典型多环芳烃(PAHs)对藻类的急性毒性,并对其进行了毒性分级。研究结果为藻类的急性毒性数据的获取提供了一个高效预测工具,有利于加快化学品的水环境风险评估工作。

模型毒物急性毒性尿液核磁共振氢谱标记物的二阶段聚类分析

采用现代核磁共振技术,通过分析给药肝、肾损伤模型化合物异硫氰酸α-萘酯(灌胃150 mg/kg体重)和二溴乙胺氢溴酸盐(腹腔注射250 mg/kg体重)24 h内W istar大鼠尿液的1H NMR谱,由尿液中内源性代谢物浓度变化研究了肝、肾模型毒物在大鼠体内的急性毒性。首次利用模式识别技术中的二阶段聚类分析方法解析大鼠尿液1H NMR谱确定了模型化合物尿液1H NMR标记物。结果表明,应用核磁共振和二阶段聚类分析相结合的方法,可提供模型化合物毒性比较清楚的认识。该方法也可用于金属化合物、中药及其它药物的毒性分类和预测研究以及建议各类靶向毒性的NMR标记物。

核磁共振技术及模式识别对硝酸镥急性毒性的研究

通过分析Wistar大鼠灌胃0.2,2,10和100mg/kg体重硝酸镥[Lu(NO3)3]48h内尿液的1HNMR谱,研究了重稀土化合物Lu(NO3)3在大鼠体内的急性生物效应.以氯化汞、铬酸钠、四氯化碳、盐酸肼和异硫氰酸-α-萘酯为模型药物,利用模式识别技术解析大鼠尿液的1HNMR谱,对不同剂量Lu(NO3)3的生物效应进行了分类.结果表明,应用核磁共振和模式识别相结合的方法,可清楚地认识稀土化合物生物效应,低剂量Lu(NO3)3(0.2,2mg/kg体重)的毒性与肾毒化合物铬酸钠类似,而高剂量Lu(NO3)3(10,100mg/kg体重)归入肝毒化合物四氯化碳组.该方法也可用于其它金属化合物及中药等药物的毒理学研究.

硝酸镥急性毒性的体液核磁共振氢谱研究

采用现代核磁共振技术 ,通过分析灌胃给药 0 .0 1、0 .0 5、0 .2、2、10和 10 0mg/kg剂量Lu(NO3 ) 3 2 4h内大鼠尿液及 2 4h后大鼠血清的核磁共振氢谱 (1HNMR) ,由体液中内源性代谢物浓度的变化研究了稀土化合物在动物体内急性毒性。较高剂量组体液中的氨基酸、尿囊素、柠檬酸、氮氧三甲胺和肌酸酐等重要内源性代谢物的核磁共振谱峰强度发生了明显的变化 ,说明动物体内的代谢物出现异常 :高剂量的稀土的引入可能使动物肾脏和肝脏均受到损害 ,且受损程度随稀土剂量的增高而渐趋严重。

基于GDCORS的GPS作业模式研究

在广东省连续运行卫星定位服务系统(以下简称为GDCORS)建成并投入运行应用后,从经典GPS、网络RTK2个方面进行了研究,为GDCORS的推广及应用,提供更有指导意义的作业方法。

石墨烯与抑癌基因p53 DNA片段相互作用的分子模拟与光谱学验证

石墨烯(graphene,G)及其衍生物由于具有独特的理化性质,被广泛应用于能源、生物医学等领域,但尚缺乏其对生物体和环境潜在危害的研究。采用分子动力学模拟并结合光谱学方法(紫外可见吸收光谱、紫外变温实验及荧光光谱),分析了石墨烯与抑癌基因p53启动子区DNA片段(p53-DNA)间的相互作用,并探讨了相关作用机制。石墨烯的部分芳香环与p53-DNA碱基的芳香环之间存在π-π堆积作用,两者可以通过嵌插作用进行结合,同时还通过沟槽作用进一步结合。光谱实验进一步证实,在石墨烯作用下,p53-DNA的熔点(Tm)值升高,EB-DNA体系发生静态荧光淬灭,说明石墨烯能与p53-DNA结合;同时,p53-DNA与石墨烯结合后在260 nm处的吸光度升高,说明石墨烯对p53-DNA的双螺旋结构具有一定的破坏作用。上述研究结果从分子水平上分析了石墨烯与p53-DNA间的相互作用机制,有助于进一步阐明石墨烯的毒性作用机理。

混合稀土微肥常乐生物效应的NMR及ICP-MS研究

采用现代核磁共振及电感耦合等离子体-质谱技术，通过分析灌胃给药2，5和20mg·kg^-1体重剂量常乐3个月后大鼠血清和尿液的。HNMR谱及血清中稀土含量的测定，由体液中内源性代谢物浓度的变化和血清中稀土含量的差别，研究了常乐在动物体内亚慢性毒性。较高剂量组体液中的氨基酸、二甲胺、二甲甘氨酸和氮氧三甲胺等重要内源性代谢物的核磁共振谱峰强度发生了明显的变化，表明动物体内的代谢出现异常。高剂量常乐的引入可使动物肾脏和肝脏均受到损害，且受损程序随稀土剂量的增高而渐趋严重。

硝酸铈急性生物效应的肝肾组织魔角旋转NMR代谢组学研究

采用现代核磁共振技术中魔角旋转方法,通过分析腹腔注射给药2,10和50 mg.kg-1体重剂量硝酸铈48 h后大鼠肝和肾组织MAS1H NMR谱,由组织中内源性代谢物浓度的变化研究了硝酸铈在动物体内的急性毒性,并利用模式识别技术对硝酸铈急性生物效应的NMR marker进行了研究。较高剂量组肝组织中的甘油三酯、乳酸、肝糖原和肾组织中的甘油三酯、甘油磷酸胆碱、甜菜碱等重要内源性代谢物的核磁共振谱峰强度发生了明显的变化,意味着动物体内的代谢出现异常:高剂量硝酸铈的引入可使动物肾脏和肝脏均受到损害,且受损程度随稀土剂量的增高而渐趋严重。

航摄资料存在质量缺陷时DOM的制作

结合存在一些质量问题的航摄资料制作1∶10000正射影像图的实例,探讨了在制作1∶10000正射影像图过程中,出现框标不清、航片压平质量差、影像灰度相差较大、影像对比度和清晰度不够等问题时的解决方法,为同类产品生产提供借鉴作用。

菲律宾蛤仔对镉、铜暴露的蓄积作用及其抗氧化酶系统的响应研究

研究了镉(Cd)、铜(Cu)2种重金属单一暴露下菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)肝胰腺和鳃组织内的重金属富集特征和抗氧化酶活力变化特点。结果表明,蛤仔肝胰腺与鳃对Cd、Cu的富集量随重金属浓度与暴露时间的增加而增大,具有明显的浓度效应与时间效应;菲律宾蛤仔对Cd的富集能力高于Cu,且肝胰腺中重金属的蓄积量高于鳃;蛤仔肝胰腺和鳃组织中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活力在暴露的某些时段被显著诱导(P<0.05),但随暴露时间延长或重金属浓度增加,SOD和GST活力则被显著抑制(P<0.05),而GPx活力随暴露时间延长逐渐恢复至对照组水平。菲律宾蛤仔肝胰腺和鳃2种组织中SOD和GST的活性变化可作为海洋Cu2+、Cd2+污染的生物标志物。

轻稀土镧、铈急性生物效应的血清^1H NMR谱代谢组学研究

采用现代核磁共振和模式识别技术,通过分析腹腔注射给药La(NO3)3(2,10和50mg/kg体重)和Ce(NO3)3(2,10和50mg/kg体重)48h后大鼠血清的核磁共振氢谱,由内源性代谢物浓度的变化研究了两种稀土化合物在大鼠体内的急性生物效应,利用主成分分析法对两者进行了分类比较.在低剂量(2mg/kg体重)组La(NO3)3和Ce(NO3)3血清中,乳酸和肌酸酐等内源性代谢物浓度发生了微小变化;在高剂量组(10和50mg/kg体重)中,含量变化较大的重要内源性代谢物包括3羟丁酸、丙氨酸、肌酸酐、丙酮、乙酸、琥珀酸和葡萄糖等,其中3羟丁酸和丙氨酸等在La的剂量组中变化较大,Ce的剂量组血清中丙酮、琥珀酸和葡萄糖含量变化明显.实验结果表明,低剂量La和Ce的毒性较低,并对机体影响较小,高剂量则对大鼠肝脏造成损伤,且Ce的毒性大于La.

不同形态磷源对具槽帕拉藻(Paralia sulcata)生长和磷酸酶活性的影响

分别采用磷酸二氢钾(KH2PO4)、β-甘油磷酸钠(Sodium-β-glycerophosphate,β-G-P)、葡萄糖-6-磷酸(Glucose-6-phosphate,G-6-P)、卵磷脂(Lecithin,LEC)和三磷酸腺苷二钠(Adenosine disodium triphosphate,ATP)作为f/2培养基的磷源,探讨了不同形态磷源对具槽帕拉藻(Paralia sulcata)生长及磷酸酶活性的影响。结果发现,具槽帕拉藻能够有效利用上述五种磷源,且溶解有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)比KH2PO4更有利于具槽帕拉藻的生长;对碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)活性分析发现,大分子DOP(LEC)可能需要通过磷酸酶的水解作用才能被吸收利用。在胞外磷充足的情况下,具槽帕拉藻能够在胞内储存磷源,而在磷限制时则可利用胞内储存的磷源来维持藻细胞的生长。

菲律宾蛤仔对三价和五价无机砷的富集转化规律

砷是具有类金属特性的污染物,不同赋存形态的砷毒性差异极大,海洋贝类由于其生活习性易于富集高浓度的砷,本研究以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为对象,探讨其在亚砷酸盐(arsenite,AsⅢ)和砷酸盐(arsenate,AsⅤ)暴露14天后的生物富集和转化规律。结果表明,菲律宾蛤仔对砷的积累量随海水中无机砷浓度的升高而逐渐增加。但菲律宾蛤仔鳃组织对砷的生物利用度很低,10μg/L暴露组菲律宾蛤仔鳃组织对砷的积累量与对照组相比无显著差异。菲律宾蛤仔对三价砷的生物利用度高于五价砷,且砷更易于在菲律宾蛤仔肝胰腺中积累。菲律宾蛤仔组织中无机砷转化过程主要包括As(Ⅲ)氧化,As(Ⅴ)还原和甲基转化。在对照组和各暴露组有机砷砷甜菜碱(As B)和二甲基胂酸(dimethylarsinic acid,DMA)是主要赋存形态,一甲基胂酸(monomethylarsonic acid,MMA)在100μg/LAs(Ⅴ)暴露处理后含量显著下降,表明在无机砷的限速转化反应中MMA可以较快地代谢或转化为其他赋存形态。无机砷在菲律宾蛤仔鳃组织中主要转化为DMA,肝胰腺中主要转化为As B。以上研究结果为阐明菲律宾蛤仔的生物富集和转化机制提供了重要依据,同时也可为贝类安全养殖和食用提供一定理论依据。

核磁共振技术结合模式识别对中药马兜铃酸亚急性生化效应的研究

利用核磁共振技术结合模式识别方法,研究了马兜铃酸(AristolochicAcid,AA)的亚急性生化效应.大鼠连续5日腹腔注射马兜铃酸后,不同时间段尿液1HNMR谱显示与肾小管及肾乳头受损相关的标记物(NMRmarker)浓度有显著变化;铬酸钠、氯化汞、二溴乙胺、盐酸肼和异硫氰酸-α-萘酯,并利用主成分分析法对造成的肝肾损伤模型组、AA组和对照组的大鼠尿液1HNMR谱解析和分类.1HNMR谱中各种代谢物的谱峰强度变化及主成分分析结果均显示,马兜铃酸引起的肾损伤与肾小管及肾乳头损伤模型类似,且随给药量的积累,肾损伤范围扩大程度加深,引起肾脏不可逆损伤.该方法可用于中药的毒理学研究.

As(Ⅲ)暴露对紫贻贝抗氧化酶活性和脂质过氧化的影响

为探讨As(Ⅲ)对紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)肝胰腺和鳃组织抗氧化能力的影响,测定了1、10、100μg/LAs(Ⅲ)暴露30天后,肝胰腺和鳃组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽巯基转移酶(GST)的活性变化以及谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量的变化。结果发现:As(Ⅲ)暴露对紫贻贝肝胰腺CAT、SOD、GST活性以及GSH含量无显著影响,高浓度As(Ⅲ)暴露可诱导MDA含量的显著升高;对鳃组织而言,中等剂量暴露组CAT活性以及GSH含量较对照组水平极显著升高,高剂量As(Ⅲ)暴露组MDA含量较对照组也显著升高。研究结果表明,低浓度As(Ⅲ)长期暴露即可导致紫贻贝产生氧化胁迫,导致肝胰腺和鳃组织的脂质过氧化,且As(Ⅲ)对紫贻贝鳃组织的影响较肝胰腺组织更加显著。

锌铅暴露条件下菲律宾蛤仔消化腺和鳃内金属和金属硫蛋白的变化

通过慢性暴露实验研究了菲律宾蛤仔在锌(Zn2+),铅(Pb2+)单一胁迫及联合胁迫下,消化腺和鳃内富集Zn2+和Pb2+及其金属硫蛋白水平随Zn2+、Pb2+暴露浓度的变化规律.结果表明,Zn2+50μg/L、Pb2+25μg/L联合胁迫时,消化腺和鳃内重金属的富集低于Zn2+、Pb2+单一胁迫,表现为拮抗作用;MT含量随着Zn2+、Pb2+暴露质量浓度变化而变化,比较发现消化腺中MT含量随Pb2+暴露质量浓度的变化最显著(p<0.01).

魔角旋转核磁共振代谢组学方法对镧、铈急性生物效应的比较研究

利用高分辨魔角旋转核磁共振(MAS1H NMR)技术对腹腔注射不同剂量[2,10,50 mg/kg(体重)]的硝酸镧[La(NO3)3]和硝酸铈[Ce(NO3)3]的雄性W istar大鼠肝、肾组织的MAS1H NMR谱进行比较分析,研究了La(NO3)3和Ce(NO3)3的急性生物效应,并结合模式识别技术对不同剂量La(NO3)3和Ce(NO3)3的急性生物效应进行了分类.研究结果表明,La(NO3)3对大鼠的急性毒性主要表现为肝毒,Ce(NO3)3对大鼠肝、肾同时造成损伤.该方法可用于其它稀土及金属化合物的毒性预测和毒理学研究.

具槽帕拉藻代谢组提取方法的比较研究

代谢组学技术已被广泛应用于环境科学、生物医学、营养学等众多研究领域。以海洋环境指示物种具槽帕拉藻(Paralia sulate)为研究对象,采用两种细胞破碎方式和三种溶剂系统对均一生物样本的代谢物进行提取,结合核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)波谱分析和主成分分析(Principal components analysis,PCA),对不同的代谢物提取系统进行了评估。结果表明:甲醇/水(1∶1)与匀浆相结合的方法具有高提取产率、高重现性、易操作和速度快等特性,是适合具槽帕拉藻代谢物提取的方法,可为后续代谢途径的研究提供参考。

模型药物毒性血清^1H NMR谱代谢组学的Fisher判别分析研究

基于核磁共振技术的代谢组学是近年发展起来的一种新的组学技术,主要利用生物体液的核磁共振谱提供生物体内全部小分子代谢物的丰富信息。然而,噪声的存在影响了模式识别方法分析的准确度。近年来小波变换以其多分辨率分析的特性、方法简单、快速等优点成为一种有效的去除分析信号噪声的方法。本实验通过运用小波变换去除噪声、校正基线后,再进行Fisher判别分析,得到了较传统分析更为清晰的代谢标识物,建立了良好的代谢模型。