多壁碳纳米管分阶段暴露对热带爪蛙胚胎发育的毒性

近年来,碳纳米管(CNTs)的产量和使用量不断增大,提高了其释放到环境中的可能性.尽管碳纳米管的水生生态毒性有所报道,但对两栖动物胚胎的发育毒性研究仍比较少.本研究采用分阶段暴露的方式,以热带爪蛙胚胎的死亡率、孵化率、畸形率、畸形类型、心率、体长等作为毒性评价指标,研究不同浓度多壁碳纳米管(25、50 mg·L^-1)对爪蛙胚胎发育的胚胎毒性与敏感窗口.结果显示,多壁碳纳米管可导致爪蛙胚胎死亡率升高,孵化率降低,但对其心率、体长没有显著性影响(p>0.05).产生的畸形类型包括心腔水肿、脊索弯曲、泄殖腔畸形、眼睛畸形等,其中,心腔水肿占的比例最大为28.7%.另外,根据死亡率、孵化率、畸形率等指标综合评价爪蛙胚胎对多壁碳纳米管的敏感程度,由强到弱的顺序依次是:原肠胚期、囊胚期、神经胚期、尾芽期.研究表明,浓度为25 mg·L^-1和50 mg·L^-1的多壁碳纳米管对热带爪蛙胚胎发育具有一定的毒性作用,其作用机理与胚胎卵膜粘附碳纳米管有间接关系,研究结果可为合理评价碳纳米管对水生生物胚胎的影响提供一定的理论参考.

热带爪蛙LAP家族基因在胚胎早期发育中的表达图式

LAP家族蛋白含有特征性的富含亮氨酸的重复序列和PDZ结构域.在脊椎动物和无脊椎动物中,LAP家族基因在细胞极性、上皮组织的动态平衡与肿瘤抑制等的调控中具有重要作用.在脊椎动物中,这一家族基因包括4个成员:densin,erbin,scribble和lano.本研究根据热带爪蟾(Xenopus tropicalis)的基因组与EST序列,推测了其LAP家族的4个基因,克隆了其基因片段并研究了它们在胚胎发育中的表达图式.爪蛙的LAP蛋白在结构上与其他脊椎动物中的同源蛋白相似.这4个基因均有母源性表达,在卵裂期胚胎动物极细胞中表达较强,到原肠胚期在动物帽细胞中可检测到.在胚胎发育晚期,这些基因在上皮细胞中表达较广,包括神经上皮、耳泡、视泡和前肾.上述结果表明,LAP基因可能参与调控爪蛙早期发育中的上皮细胞极性和形态发生.在爪蛙胚胎头部,erbin和lano具有相似的时空表达图式,这表明二者在体内的功能可能是相关的.

不同粒径微塑料对三氯生在热带爪蛙蝌蚪体内积累分布及其生态毒性的影响

三氯生(TCS)作为药物和个人护理品(PPCPs)中常见的抗菌剂,在水环境中存在与聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)复合污染的生态健康风险.本研究旨在探究0.1、5、20μm PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内累积情况,以及对蝌蚪毒性的作用.结果表明,PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内的积累能力依次为:TCS+5μm PS组>TCS+20μm PS组>TCS+0.1μm PS组,累积量分别为3.27、1.8 mg·g^(-1)、无累积效应.值得注意的是,蝌蚪经不同粒径PS-MPs(2 mg·L^(-1))、TCS(1μg·L^(-1))单独及复合暴露7 d后,各实验组脂质代谢水平均表现出丙酮酸含量增加(p<0.05)、甘油三酯含量降低(p<0.05)的趋势.复合组中TCS+0.1μm PS组蝌蚪体内丙酮酸(Pyruvate)含量上升水平最显著(p<0.05);TCS+20μm PS组蝌蚪体内甘油三酯(TG)含量下降水平最显著(p<0.05),这可能与脂代谢调控基因ppar-α、cpt1-β表达水平显著提升有关(p<0.05).此外,PS-MPs、TCS单一和复合暴露还会增加蝌蚪体内CAT、SOD酶活性.与脂质代谢结果不同的是,复合组中TCS+5μm PS组蝌蚪体内CAT、SOD酶活性上升最显著(p<0.05),这可能与调控基因cat、sod表达水平显著提升有关(p<0.05).研究表明,复合暴露组对蝌蚪生理水平的影响高于单一暴露组,而不同复合处理组对蝌蚪脂质代谢水平和抗氧化水平影响具有差异,该结果可为评估微塑料(MPs)吸附亲脂性污染物对水生动物的毒性效应和生态风险提供信息和参考.

邻苯二甲酸二辛酯对热带爪蛙胚胎发育和心脏毒性效应研究

邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)是一种增加塑料柔软性的化学物质,容易释放到自然水环境中,因此,DEHP所造成的生态风险值得关注.目前,有关DEHP对两栖类动物胚胎的早期发育和心脏毒性研究仍较少.本研究通过96 h的暴露实验,探究DEHP对热带爪蛙胚胎的早期发育毒性和心脏毒性.结果表明,DEHP虽然不会造成胚胎孵化率的显著变化(p>0.05),但造成了存活率的极显著下降(p<0.01).在DEHP影响下,胚胎产生的畸形类型主要是心包水肿和脊柱弯曲,其中,胚胎的心包水肿率显著高于对照组并且具有剂量-效应和时间-效应关系(p<0.01).在暴露DEHP 24 h后,胚胎的心率剧烈升高,随着暴露时间的增加,心率逐渐降低.0.1、0.5 mg·L^(-1)DEHP能导致胚胎的心脏面积(舒张状态)增大,但随着暴露浓度的增加心脏面积逐渐减小.胚胎心脏抗氧化酶SOD和CAT的活力随着暴露浓度的增加,产生一致的变化趋势.SOD在第48 h和第96 h对DEHP较不敏感,CAT则在第48 h和96 h均被显著抑制(p<0.01).另外,在1、5、10 mg·L^(-1)浓度下,DEHP引发的心包水肿和心率异常下降可能与心脏发育基因nkx2.5、心脏供能基因pparα和pgc-1α显著下调(p<0.05,p<0.01)有关.在暴露过程中,不同的毒性效应最早发生在第48 h,暴露的第48 h是DEHP诱导热带爪蛙胚胎产生心脏毒性的最早时间点.该结果可为评估增塑剂对水生动物胚胎的毒性效应和生态风险提供信息和参考.