微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月能 源 环 境 保 护 ,移动扫码阅读安浩,张宴 微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究 能源环境保护,():,():收稿日期:;责任编辑:蒋雯婷 :基金项目:国家自然科学基金()作者简介:安 浩(),男,云南昆明人,高级工程师,主要从事水污染治理环境工程专业。:微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究安 浩,张 宴(中国五冶集团有限公司,四川 成都;南京大学 环境学院,江苏 南京)摘要:选用斑马鱼为模式生物,探究 种微塑料(、)和三氯生()联合暴露对斑马鱼的神经毒性效应。结果表明:微塑料()可以作为 进入生物体内的载体,和 联合暴露毒性主要为协同作用;与 相比,、和 组
2、中 分别降低了、和,活力分别降低了、和,含量分别提高了、和();与 相比,组 含量提高了,具有显著性差异(),和 联合暴露产生了更强的神经毒性;代谢组分析发现 复合组诱导 个特异性变化的代谢物,这些代谢物通过影响氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢和神经活性配体受体相互作用等代谢过程,对脑产生更严重的神经毒性。关键词:微塑料;三氯生;生物富集;联合毒性中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,;,):(,)()(),(),(),:;引 言 由于粒径微小,在环境中容易被生物误食,对生物产生了一系列危害,主要表现为堵塞生物体器官、干扰机体能量平衡、对生物产生生化效应、在食物网中传递
3、和积累以及作为能 源 环 境 保 护第 卷第 期环境中污染物的载体对生物产生复合效应。药品和个人护理产品()作为一种新兴污染物,其在环境中浓度不容小觑,考虑到微塑料()和 的共存性,有必要对 和 的联合作用进行研究。三氯生()作为 中广泛应用的抗菌剂,也会添加到塑料生产中,并且由于 具有较强的疏水性,容易吸附在颗粒物表面。影响 和有机污染物复合效应的因素包括 的粒径、形状、材质、风化程度、改性程度、有机物的疏水性以及环境因素(温度、和盐度等)。目前对于不同材质 和 复合效应还缺乏系统性研究。斑马鱼由于具有体型小、世代周期短、实验室饲养管理方便等特点,被广泛用于毒理学研究中。为了揭示 和 联合暴
4、露对斑马鱼潜在的毒性效应及致毒机理,同时考察不同塑料材质影响,本研究选取 为目标有机污染物,、和 为目标,选取斑马鱼为模式生物,系统探究不同材质 对 吸附、富集分布和毒性效应的影响,研究结果可为 与有机污染物的复合暴露的环境健康风险评价提供基础数据。材料与方法 聚丙烯微塑料的制备首先分别称取 塑料原料置于离心管中,放置于 冰箱内,冷冻 后取出。迅速用高速粉碎机对原料分别进行粉碎,收集粉碎后的粉末,反复冷冻粉碎直至所需粒径。称取 塑料原料置于烧杯中,放置于烘箱内,温度分别设置为 和,高温烘干 后,用高速粉碎机对原料粉碎后,继续置于烘箱中烘干,反复烘干粉碎直至所需粒径。将上述准备好的 粉末分散在去
5、离子水中,使用 和 滤膜对分散液进行过滤,收集粒径范围在 的,置于玻璃瓶中。将收集的 浸泡于 乙醇中 进行纯化,去除可能存在的污染物,之后用超纯水清洗一遍,下干燥 后,收集备用。斑马鱼暴露试验我国各大水域中都发现了 和 的存在,特别是在循环使用的养殖水体中浓度最高。淡水鱼养殖水体中 和 的浓度普遍在 和 以上,主要是由于水产养殖过程添加饲料及激素类物质造成的。因此,本研究实验过程中选取的 背景浓度为 ,背景浓度为 ,以具有代表性的斑马鱼作为生物受体,在配好 和 的混合溶液中暴露 ,考察 和 对水中生物的神经毒害作用。实验分组包括空白组(养殖水)、组()组、组()、和 复合组()。酶活指标分析每
6、个实验组包含 个平行,每个平行中 条鱼;代谢组学分析每个实验组包含 个平行,每个平行 条鱼;空白组用紫外消毒且充分曝气的自来水,染毒期间,采用半流动式实验模式,每天更换一半的溶液并维持染毒浓度恒定;其他条件包括水温、喂食等均与驯养时保持一致。染毒结束后,将斑马鱼禁食 后再对其进行解剖并收集目标组织器官。解剖步骤:将斑马鱼用冰的生理盐水()麻醉,并置于盛有生理盐水的培养皿中进行解剖,酶活指标分析需收集肠道、肝脏、脑和性腺,尽量吸干组织中水分后收集在 离心管后置于 冰箱中保存。脑神经毒性效应分析样品测定前,将脑组织从 冰箱中取出并进行称重,根据 (组织质量()的生理盐水()的比例配制成 的组织匀浆
7、液,离心后收集上清液待测。测定各酶活指标前,通过预实验,确定总蛋白含量用浓度为 的匀浆液,超氧化物歧化酶()用浓度为 的匀浆液,乙酰胆碱酯酶()用浓度为 的匀浆液,和 用 试剂盒测定,匀浆液浓度为。具体测定方法如下:()总蛋白含量测定取蒸馏水空白样品、蛋白标准样品和待测样品中各 ,分别向其中加入 考马斯亮蓝显色液(考马斯亮蓝储备液与双蒸水体积比为 )。用涡旋仪充分混匀所有样品,静置 后,使用酶标仪测定在波长 下的吸光度。()测定分别向待测样品管和空白样品管中加入 试剂一应用液(试剂一储备液与双蒸水体积比为 )、试剂二、试剂三和 试剂四应用液(试剂四储备液与稀释液体积比为 ),然后分别加入 样品
8、和蒸馏水,恒温水浴 后,加入显色剂(试剂五 试剂六 冰乙酸体积比为 )。室温放置 后,用酶标仪测定各孔在波长 下的吸光度。安 浩等 微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究()活性测定向待测样品管、空白样品管、标准样品管、空白样品管 中依次加入 底物缓冲液、显色应用液、抑制剂和 透明剂,然后分别加入 待测样品、待测样品、标准品应用液(生理盐水)和双蒸水,其中空白样品管 的待测样品需恒温 下反应 后加入。静置 后,用酶标仪测定各孔在波长 下的吸光度。()羟色胺()含量测定取空白样品管、标准样品管(分别加入标准品和生物抗原工作液 )和待测样品管(分别加入待测样品和生物抗原工作液 )下孵育 ,洗涤液
9、洗板 次,然后向加入标准样品管和待测样品管中加入 亲和素,下孵育 ,洗涤液洗板 次,然后分别向 支试管种加入 显色剂 和,避光显色 后,分别加入 终止剂。在 波长下完成测定,根据浓度和 值用 拟合出标准曲线的回归方程,并根据回归方程和待测样品 值计算出待测样品 羟色胺()的浓度。结果与讨论 不同材质 表征将制备好的 用光学显微镜进行粒径统计,选用 倍物镜,随机统计 个不同视野下颗粒粒径,对收集的数据进行分析,绘制尺寸分布图,并用 进行拟合,得到 的粒径分布(图)。从粒径统计柱状图和拟合曲线图中可知,所制备的 种 粒径均在 范围内,且集中分布在,其占比超过以上。图 为制备的 种 傅里叶红外光谱图
10、,不同材质的 除标准峰以外没有杂峰,实验处理没有改变颗粒化学成分和性质,表明 种材质的塑料制备成功,符合实验需求。微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应本文通过测定超氧化物歧化酶()的含量变化来分析肠道和肝脏受到的氧化损伤。主要功能是降解乙酰胆碱,而乙酰胆碱积累会使神经长时间兴奋,导致神经损伤。是一种典型的神经递质,对神经功能有着十分重要的作用,研究指出 的分布能够调节 的形成,下丘脑中 可以通过氧化酶途径对形成产生影响,通过检测生物体脑神经中的图 不同材质的 粒径分布图 可反映对神经系统的危害程度。上述的这些指标主要用于反映 和 对消化和神经系统的毒性损伤情况。选取、等指标用来评估 和 联合暴
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