微囊藻毒素对尼罗罗非鱼原代肝细胞致毒机理的探讨

采用离体细胞培养诱导方法,研究微囊藻毒素-LR(microcystin-LR,MC-LR)对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)原代肝细胞的毒性效应.尼罗罗非鱼原代肝细胞经10、50、150、500 μg/L MC-LR体外诱导24h后,单细胞微量凝胶电泳(SCGE)检测显示,与对照组相比处理组出现明显的彗星拖尾现象,说明MC-LR可引起尼罗罗非鱼肝细胞DNA的损伤,并随着剂量的增加,DNA的损伤程度增大.PI/Annexin V双染色流式细胞仪(FCM)检测表明MC-LR能明显引起肝细胞凋亡,与SCGE结果一致,且DNA损伤程度越大,细胞早期凋亡率越高,呈现明显的时间、剂量依赖性.本研究为进一步从分子、细胞水平阐明MC-LR的毒性以及致毒机理提供重要的理论依据.     

微囊藻毒素缓解过氧化氢胁迫下铜绿微囊藻损伤的初步研究

过氧化氢可抑制藻类生长, 同时会导致微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的释放, 实验设置4个处理组探讨了外源微囊藻毒素MC-LR对H2O2胁迫下铜绿微囊藻生理生化变化的影响。结果表明: 在H2O2胁迫下, 微囊藻的生长和光合活性受到显著抑制, 藻细胞存活率降低, ROS含量明显增加, SOD活性上升。与单独H2O2胁迫相比, 加入MC-LR能增加微囊藻细胞的存活率。250 mol/L H2O2处理24h和48h后, 在培养基中加入200 ng/mL MC-LR可以缓解H2O2对铜绿微囊藻光合系统PSII活性的抑制作用。当微囊藻暴露于250 mol/L H2O2环境中时, 添加了MC-LR处理组藻细胞中的ROS含量明显减少(P0.05)。在相同浓度H2O2且加入了外源MC-LR后藻细胞SOD活性下降(P0.05)。因此, 微囊藻毒素MC-LR可缓解250 mol/L H2O2引起的氧化损伤并增强微囊藻自身的生存能力。研究结果有利于阐明H2O2胁迫影响产毒蓝藻生长代谢的途径及MCs生物学意义。       

一株微囊藻毒素降解菌的筛选及鉴定

从蓝藻爆发期间的巢湖底泥中筛选微囊藻毒素降解菌,为水体中藻毒素-LR(MC-LR)污染的生物治理提供有效的菌源。以MC-LR为唯一碳氮源,利用富集驯化培养技术分离筛选MC-LR降解菌,并对其进行形态观察、生理生化实验及16S rRNA序列分析鉴定。从巢湖底泥中分离得到一株藻毒素-LR降解菌株M6,生理生化实验及分子鉴定结果均表明,该菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。分离出的MC-LR降解菌为蜡状芽孢杆菌,该菌株对MC-LR有较高的降解能力。     

应用溶藻功能菌PA14强化微人工湿地修复微囊藻污水效果

应用同时具有溶藻及降解藻毒素效果的功能菌PseudomonasaeruginosaUCBPP-PA14(PA14)强化分别种植黄菖蒲和泽泻的微人工湿地,通过设置加菌与不加菌处理组及从微囊藻细胞、微囊藻藻毒素LR(MC-LR)去除效果的角度,研究功能菌PA14强化后的微人工湿地修复微囊藻污染水体的潜力。研究表明,在微囊藻去除方面,泽泻微人工湿地比黄菖蒲微人工湿地具有更稳定的微囊藻去除率;添加功能菌PA14后,可以提高黄菖蒲微人工湿地去除微囊藻的稳定性。在MC-LR去除方面,各微人工湿地去除MC-LR的效果随着处理藻污染水体的批次增多而增强,最终可达96%以上,且不同湿地植物微人工湿地间无显著差异(P<0.05),表明随着处理藻污染水体的次数增多,各微人工湿地可能富集了除PA14以外的其他微囊藻毒素降解菌。     

官厅水库的微囊藻毒素及其与水环境的相关性

2007年4-11月的调研结果显示,官厅水库为富营养型湖泊,TP、TN、CODMn的含量分别为0.12、1.63、6.01mg·mL-1。浮游藻类密度为1794.08×104cells.L-1,其中蓝藻占51.75%,绿藻占25.12%,硅藻占12.56%,夏秋季出现了以微囊藻(Microcystis)占优势的蓝藻水华。库区水体中微囊藻毒素(MC-LR)的平均含量为0.794μg.L-1,但8-9月份为1.231μg.L-1,超出地表饮用水安全限值23.1%。统计分析显示,除受季节制约外,总磷和硝态氮可能是影响官厅水库MC-LR生物合成的主导营养因子;可溶性铁可能是MC-LR生物合成中限制性微量元素。治理水体富营养化是降低官厅水库微囊藻毒素含量,恢复其饮用水源地功能的关键。     

鲢、鲤和鲫肝细胞原代培养

微囊藻毒素(Microcystins)是一类淡水水体中危害很严重的生物毒素(Biotoxin),由微囊藻毒素所引发的环境问题及其对人类健康的危害正日益受到科学家的关注1.已知微囊藻毒素作用的靶器官为肝脏,以往的研究多集中在微囊藻毒素对动物肝脏组织的损伤,如口服或腹腔注射毒素,引起肝组织结构破坏、肝出血甚至肝坏死,但用整体实验动物或器官研究微囊藻毒素毒理学较难深入,因此建立毒理学实验模型十分重要.肝脏作为动物体内最重要的解毒器官,是研究微囊藻毒素毒理学的主要对象.一般毒理学实验都采用肝脏原代培养细胞,因为原代培养细胞生理生化及遗传特性稳定,适于研究外界毒物的毒性、毒理及肝细胞对毒物的应答和解毒机理.本实验通过对鲢(Hypophthalmichthy molitrix Carier et Valencienines)、鲤(Cyprinus carpio Linnaeus)和鲫(Carassius auratus Linnaeus)肝脏原代细胞培养,以建立稳定的毒理学实验模型,为微囊藻毒素毒理学研究奠定基础.       

高铁酸钾/PAC 氧化-混凝去除水体中铜绿微囊藻

铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）是常见的水华种类。水华爆发时生态系统的结构和功能遭到破坏,同时产生毒素,因此研究微囊藻及其毒素的去除具有重要的意义。研究不同浓度的高铁酸钾与PAC 高铁酸钾与PAC 单独和协调去除水体中铜绿微囊藻和微囊藻毒素（Microcystin-LR,MC-LR）的去除效果。结果表明,采用高铁酸盐预氧化铜绿微囊藻,再通过PAC混凝协同作用,明显优于单独使用PAC混凝效果。20 mg×L-1高铁酸钾处理后水体中MC-LR含量降低,当高铁酸钾浓度升高至40 mg×L-1时候MC-LR 含量增加,但高铁酸钾浓度升高（100 mg×L-1）水体中MC-LR 减少;当8 mg×L-1高铁酸钾和8-16 mg×L-1PAC 联合作用时,不仅絮凝沉降藻细胞,而且高铁酸钾氧化水体中MC-LR,通过镜检发现不会造成藻细胞破裂。     

沼泽红假单胞菌对微囊藻毒素的降解

以铜绿微囊藻为材料,通过固相萃取-高效液相色谱方法(SPE-HPLC),研究了沼泽红假单胞菌对微囊藻毒素MC-LR的降解作用。结果表明:沼泽红假单胞菌在厌氧、光照强度2000lx、35℃、pH7.0、乙酸钠为碳源、菌液初始浓度OD680为0.325和初始MC-LR为3mg.L-1时,6d降解率为36.5%,12d达到最高,降解率为78.7%。此降解条件和蓝藻水华爆发的环境条件基本一致,因此该菌株在水华爆发季节消除水中的微囊藻毒素方面具有应用潜力。     

微囊藻毒素与细菌内毒素对草鱼淋巴细胞凋亡的联合毒效应

采用体外暴露方式,以草鱼淋巴细胞为试验对象,研究了水体中微囊藻毒素(MC-LR)与细菌内毒素(LPS)复合作用对鱼免疫系统的影响.结果表明： MC-LR和LPS在单一与复合暴露下都能够诱导草鱼淋巴细胞发生凋亡,呈现细胞凋亡典型的阶梯状DNA电泳特征.但对比复合暴露与单一暴露的凋亡率可以发现,MC-LR与LPS复合暴露会发生协同作用,并呈显著剂量-效应关系,其中复合暴露Ⅳ组凋亡率为单一暴露Ⅰ(MC-LR)和Ⅱ(LPS)组的2-1和3.3倍.MC-LR可协同LPS抑制谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性,引发细胞内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平上升,导致DNA损伤,致使淋巴细胞阻滞于G0期,增殖受到明显抑制,加速鱼淋巴细胞的凋亡,提高细胞凋亡率.表明MC-LR能够协同LPS加剧其对鱼体免疫细胞毒性,对水产养殖业产生严重不利影响.     

不同氮、磷浓度对铜绿微囊藻生长、光合及产毒的影响

对一株从野外分离得到的铜绿微囊藻产毒株进行分批培养,在不同的氮磷条件下研究其生长、光合荧光及毒素含量的变化。结果表明:正磷酸盐浓度不变时,铵氮浓度的改变对铜绿微囊藻的生长有明显影响。叶绿素a(Chl.a)含量在铵氮浓度为1.83-18.3mg/L时明显较大;微囊藻毒素(包括MC-LR和MC-RR)的含量在铵氮浓度为1.83mg/L时达到最大;当铵氮浓度为0-1.83mg/L时,随着铵氮浓度升高,可变荧光FV和MC的产量均增大,同时MC异构体的种类增多;铵氮浓度过大对M.aeruginosa的生长、生理和产毒均有抑制作用。在另一组实验中,即铵氮浓度不变而正磷酸盐浓度增大时,Chl.a含量呈总体下降的趋势,并且与FV/Fm呈显著正相关关系(P<0.01,r=0.97),MC(MC-LR和MC-RR)的含量在正磷酸盐浓度小于0.56mg/L时明显升高,MC-LR与FV/Fm呈显著正相关关系(P<0.01,r=0.967)。       

斑马鱼Abcc2介导微囊藻毒素解毒功能探究

研究克隆了斑马鱼（Danio rerio）abcc2基因序列,探讨了其在微囊藻毒素（MC-LR）解毒中的潜在功能。结果表明:斑马鱼abcc2具有同哺乳动物ABCC2相似的介导荧光底物MCB外排的转运活性,MC-LR处理可显著诱导其在斑马鱼幼体中的转录表达;过表达Abcc2蛋白能显著增强ZF4细胞和斑马鱼胚胎对MC-LR的耐受性;Abcc2作为MC-LR的主要耐受因子,在组织防御和有毒物质的排泄中起重要作用,但其解毒功能还不清楚。研究结果为进一步揭示鱼类抗MC-LR积累的分子机理及培育低MC-LR残留的养殖新品种提供理论基础。     

Beacon公司微囊藻毒素检测试剂盒的性能评价

对一种进口微囊藻毒素ELISA试剂盒进行应用性能评价。用该试剂盒进行精密度实验,标准品添加回收实验,交叉反应实验以及样品检测比较实验。试剂盒的分析内检测精密度较高,分析间检测精密度偏低,加标回收率在73.5-97.8%之间,试剂盒抗体与MC-LR的交叉反应率很高,但与MC-RR、MC-LW、MC-LF等微囊藻毒素异构体交叉反应率偏低,在水样的测定中,试剂盒检测结果与本实验室方法检测结果基本一致。该试剂盒基本能够满足对水体中MC-LR的定性和定量检测要求。     

微囊藻毒素LR对人HL7702细胞蛋白磷酸酶2A的影响

微囊藻毒素能显著抑制蛋白磷酸酶2A的活性,是公认的一类肝毒素。为进一步研究微囊藻毒素作用于离体细胞后细胞中PP2A相关指标的变化,实验用不同浓度的MC-LR对人正常肝细胞HL7702染毒24h后检测细胞中PP2A亚基蛋白和mRNA水平,并检测3、6、12和24h作用后细胞内PP2A的酶活性。结果发现,除B55α蛋白表达有明显的下降趋势且1000 nmol/L组有显著性降低外,其他亚基的蛋白没有明显改变;15种PP2A亚基mRNA水平在100 nmol/L组都显著升高,而500和1000 nmol/L组分别有7种和6种亚基的mRNA表现出显著性降低。用不同浓度MC-LR染毒6h后,细胞内PP2A酶活有显著性降低,并且呈现剂量依赖性关系,而3、12和24h染毒后酶活性没有明显变化。以上结果表明:一定浓度的MC-LR作用24h后影响了HL7702细胞PP2A相关亚基的转录,但没有明显改变蛋白质水平;MC-LR对细胞内PP2A的酶活抑制作用与染毒时间密切相关。       

鲤肝细胞抗氧化系统对微囊藻毒素毒性的反应

用10μg／L的微囊藻毒素LR(Microcystin—LR,MC—LR)处理鲤肝细胞培养物,检测鲤肝细胞抗氧化系统的6项指标。结果表明,MC—LR处理后活性氧(ROS)含量明显升高,还原型谷胱甘肽(GSH)含量迅速下降,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性明显升高,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—Px)活性在MC—LR处理15min后也有明显上升,但谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性在MC—LR处理后没有明显变化。另外,还从氧自由基理论解释了微囊藻毒素造成鲤肝细胞损伤的可能机理。     

微囊藻毒素对陆生植物的污染途径及累积研究进展

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是全世界范围内普遍存在、且随着水体污染的加剧而在自然环境中大量积聚的蓝藻毒素之一,对多种生物有着严重的毒性作用.MCs在生物体内富集并通过食物链传递,对人类健康造成威胁.近些年,MCs对陆生植物的毒害作用及累积研究尤为引人关注,取得了一批重要的研究成果.MC-LR(L为亮氨酸)和MC-RR(R为精氨酸)是淡水水体中普遍存在且危害较大的两种MCs异构体.针对这两种毒素,重点介绍其对陆生植物的污染途径、毒性作用及其在作物体内的累积量,对今后的研究进行了展望.     

微囊藻毒素LR对草鱼肝脏超微结构影响的研究

关于微囊藻毒素对哺乳动物的影响已有较多的研究,指出微囊藻毒素LR是一种作用于肝脏的极强环肽毒素,并能引起肝细胞超微结构的改变［‘］,但是有关该毒素对鱼类影响的报道却很少,作者采用腹腔注射微囊藻毒素的方法,确定其在鱼体内作用的靶器官,观察超微结构的组织病理变化,并与对哺乳动物作用的结果相比较,进而探讨其对鱼类的致毒机理．回材料和方法微囊藻毒素LR由日本名城大学药学部提供。实验鱼为草鱼［Ctenopharyngodonidellus］,体重引一389,体长11—13cm,取自中国科学院水生生物研究所养殖场,在25℃下通以循环水驯化1周…     

抗微囊藻毒素单克隆抗体的制备与鉴定

构建了微囊藻毒素(Microcystin-LR , MC-LR)完全免疫原 MCLR-KLH, 免疫 BALB／ c 小鼠 , 采用杂交瘤技术制备抗 MCLR 单克隆抗体, 用间接竞争 ELISA 方法筛选抗体。经过 3 次克隆, 获得 2 株可稳定分泌抗 MCLR 单克隆抗体的杂交瘤细胞株, 腹水效价达 1:8×104; IC50 为 0.81 ng⋅mL−1, 最低检测限 0.10 ng⋅mL−1, 亲和常数 3.8×108 L⋅mol−1,电泳结果显示抗体由 1 条重链和 1 条轻链组成, 与 MC-LR 同系物 MC-RR、 MC-YR 有较强的交叉反应, 与 MC-LW 有弱交叉性反应, 与河豚毒素无交叉反应。实验结果表明该抗体质量较好, 将在微囊藻毒素的快速检测、产生机理等方面具有较大的科研和应用价值。     

微囊藻毒素的毒性效应与蛋白磷酸酶2A

蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)是蛋白磷酸酶家族的主要成员,在蛋白质可逆磷酸化过程中与蛋白激酶一样起着举足轻重的作用。自然界存在很多天然毒素可特异性地作用于PP2A从而影响体内蛋白质的可逆磷酸化,其中微囊藻毒素由于急性肝毒性和强促癌活性日益引起关注。尽管确切的机制仍未探明,但从目前的研究来看,微囊藻毒素产生毒性的机制可能与其引起细胞氧化应激、DNA损伤、细胞骨架的破坏以及诱导细胞凋亡相关。而PP2A在氧化应激、DNA损伤修复及维持细胞骨架稳态中起着重要作用,并能调控凋亡相关激酶CaMKII和Bcl-2家族蛋白,这对更好地理解微囊藻毒素LR如何通过影响PP2A而产生毒作用提供了新思路。     

微囊藻毒素去毒酶转基因模型的构建

根据已克隆的鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)微囊藻毒素去毒酶cDNA全序列设计特异引物,利用PCR方法获得鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因编码区,将该编码区与绿色荧光蛋白连接,分别构建融合表达载体pEGFP-N1-sGST和双顺反子表达载体pIRES2-EGFP-sGST。利用脂质体转染法将融合表达载体pEGFP-N1-sGST转染Hela细胞,60h后检测到绿色荧光基因表达;通过显微注射,将双顺反子表达载体pIRES2-EGFP-sGST注入斑马鱼(Daniorerio)受精卵,获得了转鲢鱼微囊藻毒素去毒酶基因斑马鱼,从而构建了微囊藻毒素去毒酶转基因模型。上述2种转基因模型的成功构建为进一步研究鲢鱼、鳙鱼(Aristichthysnobilis)、罗非鱼(Oreochromisnilotica)等淡水鱼类微囊藻毒素去毒酶基因调控元件、去毒分子机理及研发转基因鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼等微囊藻毒素高效生物去毒器奠定了基础。     

MC-LR对草鱼组织显微结构及HO-1、IL-10R1基因表达的影响

该项目主要研究微囊藻毒素-LR(microcystin-LR, MC-LR)对草鱼机体的毒害作用。草鱼经腹腔注射微囊藻毒素-LR的剂量为100μg/kg, 0.5 h、1 h、3 h、6 h、12 h和24 h后对草鱼组织和血液采样,然后进行组织显微结构和基因HO-1和IL-10R1的表达分析。(1)通过光学显微镜观察,肠道组织病理变化表现为肠绒毛上皮细胞脱落,杯状细胞增多,上皮细胞的细胞核变形; 6 h实验组出现肠道充血; 12 h实验组和24 h实验组肠绒毛黏膜固有层分离,且有时间效应。(2)采用荧光定量PCR技术对HO-1和IL-10R1基因进行检测,结果显示草鱼鳃、肝脏、肠道、脾脏和心脏组织各实验组较对照组的HO-1基因表达量显著降低(P<0.05),同时草鱼脑、肝脏、肠道、脾脏组织和血液各实验组较对照组的IL-10R1基因表达量显著降低(P<0.05)。微囊藻毒素-LR导致草鱼肠道、肝脏和鱼鳃等器官的病理损伤和HO-1和IL-10R1基因表达量显著降低,可为MC-LR刺激草鱼的炎症反应与免疫反应提供相关理论依据。