二氧化硫生物学研究进展:从毒理学到生理学

本文以作者20余年的系列研究为基础,对二氧化硫(SO2)生物学研究进展进行了综述.首先,总结近年来SO2的毒理学作用及其机制的研究;其次,评述SO2作为一种新型气体信号分子的生理学作用及SO2供体方面的最新研究进展;最后介绍SO2的病理生理学作用的研究进展.     

香辛料标准化状况及对策

香辛料是既古老又年轻的产品,在漫长的人类文明发展进程中,人们不断赋予其新的内涵、更准确的定义和更广的范畴。随着市场规模的扩大,香辛料产品的应用形式日趋多样化,精深加工和综合利用水平不断提高,对香辛料产品质量和标准化水平提出了更高的要求,作者通过多年香辛料标准化研究和制修订标准的经验和理解,就香辛料标准化状况和对策作简要论述。     

中国香辛料产品加工标准体系研究

在调研和综合分析我国香辛料产品加工现状基础上,根据标准化原理和标准化体系研究方法,首次系统地对我国香辛料产品加工体系进行研究,用三维坐标形式全面展示加工体系的层次、产品门类和过程要素之间的关系,体系表中的262项香辛料加工过程控制标准,为香辛料提供可靠的过程质量保障.     

高SO2产量啤酒酵母工业菌株的构建

二氧化硫在啤酒中具有抗氧化的重要功能,而在其形成过程中APS激酶(MET14编码)起着非常重要的作用。以二氧化硫产量较高的青岛啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YSF-5的总DNA为模板,用PCR方法克隆得到MET14基因。为使目的基因在酿酒酵母中表达,以大肠杆菌-酿酒酵母穿梭质粒YEp352为载体,以PGK1强启动子为调控元件,构建了重组表达质粒pPM,并转化酿酒酵母YS58。转化子在YNB添加亮氨酸、组氨酸和色氨酸的选择性培养基上筛选鉴定,盐酸副玫瑰苯胺法测得转化子的SO2产量是受体菌的2倍左右。在重组表达质粒pPM的基础上添加铜抗性标记基因构建了重组表达质粒pCPM,并转化青岛啤酒工业酵母菌株YSF-38,转化子在YEPD 4mmol/L CuSO4的选择性培养基上筛选鉴定,实验室条件下培养后,测得转化子YSF-38(pCPM)的SO2产量是受体菌的3.2倍。用该转化子在青岛啤酒厂进行小型发酵实验,结果表明在发酵结束时,YSF-38(pCPM)转化子的SO2产量是受体菌的1.4倍。因此,MET14基因的有效表达可以提高啤酒工业酵母的SO2产量。     

吸入二氧化硫对鼻腔内血管阻力及气道阻力的急性反应(英文)

人们在吸入含有二氧化硫(SO2)的空气会出现鼻阻塞反应。本研究使用麻醉猪测量SO2对鼻腔血管和气道阻力的影响以及其控制机制。将相同通气量的空气从呼出方向通入两侧鼻腔或直接经支气管入肺,测量鼻腔及支气管的气流压力并计算鼻腔及支气管气流阻力的改变。同时记录体动脉的压力和鼻腔动脉的血流量以计算血管阻力的变化。空气中含有2 ppm SO2时,血压及鼻血管阻力下降但鼻气道及支气管阻力上升。空气中SO2含量上升至8 ppm时,血压、鼻血管阻力和支气管气流阻力均上升,但鼻气道阻力下降。直接鼻腔刺激和经支气管入肺引起的反应相同。单侧鼻腔刺激引出双侧反应。钌红抑制鼻腔刺激反应。两侧迷走交感神经切除抑制肺刺激反应。因此2 ppm SO2引起经受体反射鼻血管扩张令鼻阻塞,而较高浓度SO2引发经受体反射鼻血管收缩令鼻阻塞减轻。短时间暴露(STEL)于2 ppm SO2所引起鼻阻塞及支气管收缩可限制SO2进入肺部,而较高浓度SO2引发鼻阻塞减轻可令总气道阻力下降以对抗支气管收缩产生的肺通气减少。     

含硫气体信号分子对心血管调节的效应及机制研究进展

含硫气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)和二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)过去被认为是废气,但是研究先后发现这两种含硫气体能在哺乳动物体内通过含硫氨基酸代谢内源性生成。心血管系统存在H2S和SO2的生成体系,并且H2S和SO2具有重要的心血管生理学效应,包括舒张血管和心肌负性肌力作用。H2S和SO2的心血管病理生理学效应也逐渐被认识,如缓解高血压和肺动脉高压、抑制动脉粥样硬化进展、保护心肌缺血再灌注损伤和异丙肾诱导的心肌损伤。ATP敏感性钾通道、L型钙通道、c GMP、NF-κB信号通路及MAPK信号通路等都参与H2S和SO2的生物学效应。以上发现表明H2S和SO2是重要的心血管内源性气体信号分子,为阐明心血管疾病的发病机制和治疗靶点提供新的思路。     

二氧化硫衍生物对大鼠海马CA3区神经元瞬间外向钾电流的影响

为研究二氧化硫(SO2)衍生物——NaHSO3和Na2SO3(二者分子比为1：3)对大鼠海马CA3区神经元瞬间外向钾电流(IA)的影响,利用全细胞膜片钳技术,根据动力学和药理学特性分离鉴定大鼠海马CA3区神经元IA,观察SO2衍生物对IA的效应。发现SO2代谢衍生物可浓度依赖性地增大IA,使IA增大50％的剂量为25μmol/L。此外还与电压呈依赖关系,但不具有频率依赖性。10μmol/L的SO2代谢衍生物不影响IA电流的激活过程,但升高了A-通道稳态失活电压,延长了A-电流失活时间。说明SO2代谢衍生物可增大大鼠海马CA3区神经元IA电流,延长A-电流的失活时间,从而影响海马神经元的膜生理感应,这可能是SO2影响神经细胞功能的机理之一。     

SO_2对胸主动脉血管平滑肌细胞钾离子通道的影响

为了探讨二氧化硫(SO2)引起大鼠血管平滑肌的降压机制,采用急性酶分离法分离大鼠单个血管平滑肌细胞,运用全细胞膜片钳技术记录平滑肌细胞外向钾电流(IKv),观察SO2及其衍生物对平滑肌细胞膜钾电流的作用,从离子通道角度研究SO2对血压的影响。结果发现:SO2衍生物可使外向IKv显著增大,10μmol/L SO2衍生物可使电流-电压曲线(I-V曲线)显著上移,即增大IKv,且呈一定的电压依赖性,并且,SO2衍生物可使IKv增大呈现出剂量-效应关系。当使用5 mmol/L 4-氨基吡啶(4-AP)抑制IKv后,加入10μmol/L SO2衍生物,IKv有一定程度增加。TEA能抑制SO2衍生物对IKv的增大效应。10μmol/L SO2衍生物可使IKv的激活曲线显著向超极化方向移动,但并不影响其斜率因子。说明SO2衍生物作用于血管平滑肌细胞,可引起外向钾电流幅度增大,使钾电流提前激活,这是SO2及其衍生物降压的作用机制之一;TEA、4-AP对SO2衍生物引起的血管平滑肌细胞钾电流的增大具有拮抗作用。     

大鼠尾端延髓腹外侧区二氧化硫通过谷氨酸受体及NOS/cGMP信号途径产生心血管抑制效应

本研究旨在探讨二氧化硫(SO2)在麻醉大鼠尾端延髓腹外侧区(caudal ventrolateral medulla, CVLM)的心血管效应及其机制。在CVLM单侧及双侧微量注射不同剂量SO2 (2, 20, 200 pmol)或人工脑脊液(artificial cerebrospinal fluid, aCSF),观察SO2对大鼠血压和心率产生的影响;在CVLM预先注射不同信号途径阻断剂,观察其对SO2引起血压和心率变化的影响。结果显示,在CVLM单侧或双侧微量注射SO2产生了剂量依赖性血压下降及心率减慢(P <0.01)。双侧注射微量SO2 (2 pmol)引起血压降低的幅度比单侧注射时更大(P <0.01)。在CVLM预先注射谷氨酸受体拮抗剂犬尿喹啉酸(kynurenic acid, Kyn, 5 nmol)或可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylate cyclase, sGC)抑制剂1H-[1, 2, 4]噁二唑[4, 3-a]喹喔啉-1-酮(ODQ, 1 pmol)均显著减弱SO2的血压降低(P <0.01)及心率减慢(P <0.01)效...     

中国天然香辛料标准状况

本文介绍了中国香辛料产品标准化状况,存在问题及标准化发展方向。     

巨桉和天竺桂幼树对不同浓度SO2的光合生理响应

二氧化硫是大气主要污染物之一,可对植物的关键生理过程光合作用产生重要影响。利用密闭环境控制室熏气处理,研究不同浓度(自然状态下浓度、0.5mg·L-1、1.5mg·L-1、3.0mg·L-1)SO2对盆栽巨桉和天竺桂幼树叶绿素含量、光响应曲线、光合特征参数、光合日变化及硫含量的影响。结果表明:(1)SO2胁迫显著减少了巨桉叶绿素a、b含量,且叶绿素a/b值显著降低,而天竺桂在SO2胁迫下叶绿素a、b含量显著增加,叶绿素a/b值无显著影响。(2)SO2胁迫显著抑制了两树种的净光合速率(Pn);在SO2胁迫下巨桉气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)显著上升,而天竺桂的Gs和Tr显著被SO2抑制,Ci随SO2浓度的增加先升高后降低。(3)巨桉表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)及天竺桂Rd和LCP均随着SO2浓度的增加而先升高后降低,而天竺桂的AQY和LSP逐渐降低。(4)一天中,SO2胁迫显著提高了巨桉Pn、Gs和Tr,而对天竺桂Pn无显著影响,较低浓度SO2胁迫显著促进了天竺桂Gs和Tr,高浓度SO2胁迫则显著抑制其Gs和Tr;SO2胁迫显著抑制了两种植物的Ci。(5)SO2胁迫下,巨桉和天竺桂幼树叶片硫含量均显著增加。研究认为,巨桉对较低浓度的SO2胁迫有一定的适应能力,但对高浓度SO2胁迫的抗性不如天竺桂强,这可能与二者不同的叶片形态及生理特性有关。     

中国天然香辛料标准化状况

本文介绍了中国香辛料产品标准化状况,存在问题及标准化发展方向。     

脲酶Km值简易测定方法的改进

对脲酶Km值简易测定方法中存在的问题和(NH4)2SO4标准溶液浓度、尿素浓度、脲酶终止剂、缓冲液系统以及脲酶用量等因素对Km值的影响,进行了多组对比测定.将该方法测定条件优化为:(NH4)2SO4标准溶液浓度0.001 mol·L-1,尿素浓度1/250、1/200、1/150、1/100、1/50 mol·L-1,终止剂10%硫酸锌,缓冲液1/15 mol·L-1Tris-H2SO4(pH 7.0),脲酶用量0.50mL.     

二乙基二硫代氨基甲酸钠对二氧化硫衍生物引起的心肌细胞钠电流增大的增强效应

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是生物体内专一的过氧自由基(superoxide anions,O2.-)清除剂,而二乙基二硫代氨基甲酸钠(diethyldithiocarbamate,DDC)则是公认的Cu,Zn-SOD的抑制剂。采用全膜片钳技术研究了DDC对二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)衍生物引起的大鼠心肌细胞钠电流增大效应的作用,以期更进一步揭示SO2的毒性机理。结果表明:SO2衍生物对SOD活性无显著影响,SO2衍生物存在时,DDC仍可以显著降低SOD的活性。DDC(10￣100 mmol/L)剂量依赖性地增大钠电流(INa),半数效应浓度为(19.85±0.95)mmol/L。将20 mmol/L的DDC与10μmol/L的SO2衍生物同时作用于心肌细胞,INa仍表现为电压依赖性的增大,并使INa的电压依赖性激活曲线显著地向负电压方向移动,稳态失活曲线向正电压方向移动,差异极其显著。这表明DDC增强了SO2衍生物对心肌细胞钠电流的增大效应,提示SO2衍生物引起的大鼠心肌细胞毒性主要是通过自由基,特别是O2.-氧化损伤实现的。     

园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能

研究32种盆栽于佛山市污染区的城市园林绿化植物对大气二氧化硫(SO2)和氟化物的净化能力及其对大气污染的修复功能。结果显示,竹节树、傅园榕等14种植物对SO2、氟化物等污染气体不但具有较强的抗性,而且具有较高的吸收净化能力,叶片平均含硫量达17442(11754—27658mg kg^-1 DW),是清洁区(5988mg kg^-1 DW)的2．9倍;平均含氟量达3725．9(1954．9—5331.7mg kg^-1 DW),是清洁区(1703：mg kg^-1DW)的21倍。表明这些植物对大气SO2、HF复合污染具有很好的净化能力和修复功能。是值得推广的城市园林绿化树种。     

国际香辛料产品加工标准化现状(二)

阐述了国际标准化组织（ISO）、欧盟、印度、法国和德国香辛料产品加工标准化现状、发展趋势及其特点。     

"观察SO2对植物的影响"实验的改进

介绍了对人民教育出版社的高中生物学必修教材第2册103页,实验12“观察二氧化硫对植物的影响”的部分改进。利用洗净的金龙鱼牌5L塑料油瓶和洗净的空矿泉水瓶等废旧物资进行实验操作。材料易于寻找,成本低廉,培养了学生“变废为宝”的节约思想;用NaOH溶液吸收装置内的SO2,避免了环境污染,培养了学生的环保意识。     

泡菜中亚硝酸盐含量测定方法的改良与应用

对比教材中的目视比色法和光电比色法,利用比色式亚硝酸盐检测试剂对泡菜中亚硝酸盐含量进行测定,不必配制多种试剂和使用复杂的实验仪器,能够简化操作过程,提高实验效率。应用改良后的测定方法进行拓展实验,结果表明：食盐质量分数对泡菜亚硝峰的出现时间无明显影响,但对峰值大小有明显影响;添加香辛料可有效清除泡菜中的亚硝酸盐;腌制的白萝卜较卷心菜更易积累亚硝酸盐。     

常用食用香辛料霉菌污染状况研究

以不同来源的桂皮、黑胡椒、白胡椒、孜然、小茴香、辣椒、八角、月桂叶、豆蔻、花椒等常用香辛料为实验材料,通过霉菌培养计数及黄曲霉毒素的测定,对常用香辛料加工流通过程中的霉菌污染情况及霉菌毒素残留情况进行了分析评价,并对样品污染霉菌进行了初步的分离鉴定。结果表明:实验所采集的11种香辛料的53个样品中,51%的样品霉菌总数超过国际通行标准,不同品种的香辛料霉菌污染情况存在较大的差异,孜然、小茴香、花椒的霉菌带菌量较高,桂皮、八角的霉菌带菌量较低;样品中黄曲霉素含量与霉菌污染程度存在一定的相关性,闪蒸、辐照处理能够有效减少香辛料中活菌数目,但对霉菌毒素含量影响较小。     

SO2对大蒜根尖细胞遗传损伤作用的研究

研究SO2（14,35,84mg/m^2）对大蒜幼根细胞的遗传损伤效应。结果表明：大蒜幼苗短时间暴露于高浓度SO2环境中,或者长时间生长在低浓度SO2环境中,均可导致根尖细胞微核和双核频率明显增高,并引起根尖部分细胞核固缩。SO2的上述效应具有明显的时间－效应和课题－效应关系,细胞中的微核、双核及核固缩率与SO2浓度间呈线性相关,研究结果表明：SO2可引起植物细胞遗传物质的损伤,大蒜根尖细胞有可能用作监测SO2污染的生物计量计。