科研产出
不同粒径聚乙烯微塑料对赤子爱胜蚓的代谢毒性
《中国环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：以赤子爱胜蚓为试验生物,以蚯蚓个体生长及繁殖、代谢解毒酶细胞色素P450(CYP)亚酶活力和小分子代谢物(代谢组)响应为指标体系,从个体到分子跨尺度水平探讨不同粒径(小粒径30～50μm、大粒径125μm)、不同浓度(0.5,2.5,10,20g/kg)聚乙烯微塑料的代谢毒性.暴露试验结果表明,小颗粒聚乙烯更易在蚯蚓体内停留及持续累积,其对生物体的危害更大;大颗粒聚微乙烯能在一定程度上抑制蚯蚓的繁殖.代谢组试验结果提示,不同粒径微塑料聚乙烯胁迫下,基于代谢组学识别出的前12位重要代谢物的响应明显不同,聚乙烯的粒径大小对其毒性效应有显著影响.在小粒径高浓度(10,20g/kg)聚乙烯胁迫下,7个重要代谢物(L-甲酰犬尿氨酸、雄甾烷二酮、雄烯二酮、二十二碳五烯酸、(5Z, 8Z, 14Z)-11, 12-二羟基二十碳-5, 8, 14-三烯酸(11,12-DHET)、肌醇及全反式维甲酸)的水平比对照显著增加20.5%～70.2%.小粒径聚乙烯可引发蚯蚓炎症反应及神经代谢紊乱效应,并对其渗透调节代谢产生损害;CYP2B6及CY2C9活力显著被诱导的现象揭示了蚯蚓自身具有一定解毒功能.在大粒径聚乙烯(浓度为0.5～20g/kg)胁迫下,蚯蚓CYP2B6及CYP3A4活力与对照组相当,但多数代谢物(L-甲酰犬尿氨酸、雄甾烷二酮、雄烯二酮、3’-磷酸腺苷、肌苷与黄嘌呤)的水平,相比对照显著降低20.0%～77.3%,抑制蚯蚓荷尔蒙生成,进而影响繁殖发育.
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聚乙烯微塑料与镉联合暴露对赤子爱胜蚓的毒性效应及交互作用评估
《环境科学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：将蚯蚓（赤子爱胜）分别暴露于不同浓度(0.5、2.5、10、20 g·kg-1)的聚乙烯（PE）微塑料（30～50μm）与镉（Cd, 1、10 mg·kg-1）单独或复合污染土壤中28 d.以个体生长及繁殖、细胞色素P450亚酶（CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9与CYP3A4）和小分子代谢标记物（代谢组学）多指标为受试终点，并采用生物标记物响应指数法（Biomarker response index, BRI）和联合效应加成指数法（Effect addition index, EAI），评估PE微塑料与Cd复合污染毒性效应及交互作用.暴露试验结果显示，联合胁迫能显著影响Cd的生物累积.联合暴露下，蚯蚓体内Cd的积累受微塑料浓度的影响显著.PE与Cd的交互作用随效应水平的增加由拮抗作用转变为协同作用.20 g·kg-1 PE与1 mg·kg（-1） Cd联合暴露，以及10～20 g·kg（-1） PE与10mg·kg-1 Cd联合暴露下，CYP2B6及CYP3A4活力显著低于对照水平，提示蚯蚓氧化损伤的产生.基于代谢组识别出的前10位重要的小分子代谢物分别为：十二羟基十二烷酸、3'-磷酸腺苷、肌苷、喹啉酸、亚麻酸衍生物（9Z,11E,13S,15Z）-13-羟基十八碳-9,11,15-三烯酸(13（S）-HOT)、硬脂酸、尿苷、L-胱硫醚、胸苷酸与亮氨酸. PE与Cd联合暴露下，上述小分子代谢物水平均发生显著平变化.PE与Cd联合暴露的毒性作用模式与蚯蚓自身解毒能力受损、脂质代谢、嘌呤、嘧啶代谢及氨基酸代谢紊乱有关.本研究结果有助于精准评估土壤PE微塑料与Cd的复合生态风险，为提升PE微塑料与Cd复合污染生态风险的认知提供科学依据.
关键词： 赤子爱胜蚓 聚乙烯(PE)微塑料 镉 细胞色素P450亚酶 代谢组学 变化水平 生物标记物响应指数法 效应加成指数法
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亚致死剂量乙草胺对蚯蚓的毒性效应及敏感生物标记物
《应用生态学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本研究以赤子爱胜蚓为受试生物,采用外源添加污染物的方法,将受试生物暴露于含亚致死剂量乙草胺(添加浓度分别为1、2、4、8 mg·kg-1)的土壤中7 d,研究蚯蚓生长抑制率、细胞色素P450同工酶（CYP1A2、2C9和3A4）活力及代谢组学对乙草胺的响应,从个体、酶、小分子标记物3个层次探讨亚致死剂量乙草胺对蚯蚓的毒性效应,初步推断其毒性作用阈值,筛选敏感生物标记物,探讨其致毒机理。结果表明:乙草胺暴露下,与对照相比,蚯蚓体重抑制率无明显差异,但CYP1A2、2C9和3A4活力受到明显抑制,10组小分子代谢物（1, 6-二磷酸果糖、胞苷酸、尿苷酸、腺苷酸、腺苷、黄嘌呤、延胡索酸、二羟基戊二酸、鸟氨酸与16-羟二十烷四烯酸）水平显著降低;另有6组小分子代谢物（腺苷琥珀酸、琥珀酸、精氨酸、色氨酸、天冬酰胺与苯丙氨酸）水平在2～8 mg·kg-1乙草胺暴露下显著升高。乙草胺暴露导致蚯蚓受到氧化损伤,糖酵解功能减弱,三羧酸循环失衡,嘌呤及嘧啶代谢紊乱,氨基酸代谢受损。与个体水平的受试终点相比,CYP同工酶活力与上述16个小分子代谢物对乙草胺暴露的响应更为敏感。建议将CYP同工酶（1A2、2C9及3A4）活力与上述小分子代谢物为一组生物标记物,可以多指标、多层次联合诊断土壤乙草胺污染的生态毒性效应。其诊断结果将更为精准。
关键词： 多指标体系 细胞色素P450同工酶 代谢组学 生物标记物 致毒机制
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基于代谢组学指标的土壤亚致死剂量汞对蚯蚓的毒性研究
《环境科学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：将赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)暴露于亚致死剂量(1.0、5.0、25.0 mg·kg~(-1))汞污染土壤中4周,以蚯蚓个体(致死率、体重增长率)及小分子代谢物(代谢组)为指标研究其对汞的动态毒性响应,并采用最小二乘判别分析(OPLSA-DA)对暴露组及对照组的代谢物进行分类,进而识别潜在的标记物.结果表明,蚯蚓对汞的吸收尚未达到稳态,蚯蚓体内代谢物的响应依赖于暴露剂量及暴露时间.暴露1周时,蚯蚓体重略有增长但不显著;最低暴露剂量(1.0 mg·kg~(-1))导致蚯蚓体内亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸、5-氧脯氨酸、2-脱氧肌苷显著低于对照水平,柠檬酸、肌苷酸与腺苷在5.0、25.0 mg·kg~(-1)剂量下显著高于对照水平;暴露4周时,最高暴露剂量(25 mg·kg~(-1))显著抑制了蚯蚓的生长;汞添加组的蚯蚓体内谷氨酸、酪氨酸、马来酸、2-脱氧肌苷水平显著低于对照.上述代谢物对汞的动态变化表明它们可作为潜在生物标记物,用于诊断土壤汞污染.对代谢途径分析发现,1.0～25.0 mg·kg~(-1)汞即可破坏蚯蚓正常氨基酸代谢、三羧酸循环,扰乱能量代谢,对蚯蚓产生氧化损伤.本研究结果表明,相比个体水平的受试终点,代谢组学指标比个体水平指标能更敏感地响应较低剂量汞,是土壤汞污染生态毒性效应诊断的有效指标.另外,本研究结果可为土壤汞污染的风险评估及相关环境标准的修订提供大量基础数据.
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