镉代谢分子机制研究进展

镉是一种人体非必需的重金属元素,镉的吸入会对人体产生许多不利影响,包括细胞癌变和凋亡等。现有的研究对镉的吸收、镉引起细胞毒性等领域的生化、分子机制做了大量工作,但对于镉在体内代谢的具体分子机制还不是很明晰,需要进一步阐释。该文讨论了镉的吸收和镉在体内的转运储存机制。并对镉与氧化应激,镉引起细胞凋亡的信号通路变化等研究进展进行了综述。     

超富集植物对镉、砷的累积特性及耐性机制研究进展

超富集植物以其超强的重金属耐性和富集能力而成为近年来植物修复领域的研究热点,然而目前关于超富集植物对重金属的吸收累积特性及耐性机制仍须要进一步研究。为了解超富集植物对镉(Cd)、砷(As)的累积特性及耐性机制,总结了国内外相关研究成果,分别从细胞、亚细胞、分子水平3个层面对镉、砷在超富集植物体内的分布特性及机制研究进展进行阐述,分析了超富集植物对镉、砷的耐性机制,提出了该领域的研究目前存在的问题及今后发展的方向。     

专家支招 遏制镉污染

<正>镉是人体非必需元素,一般含量很低,正常环境下,不会影响人体健康。当环境受到镉污染后,镉可在生物体内富集,通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后,在体内形成镉硫蛋白,选择性地蓄积肝、肾中,从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能,使骨骼的生长代谢受阻碍,造成骨骼疏松、萎缩、变形,严重影响人的身体健康。镉污染来源主要是大气、水源和土壤。土壤污染来源主要是:大气中镉的沉降、施用含镉的农药     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料，本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响，包括提高水稻产量和品质，增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力，尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析阐述了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面，硅通过参与水稻的生理代谢活动，使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用. 土壤学机制方面，硅肥改变土壤理化性质，降低土壤中有效态镉的含量；硅镉吸附沉淀作用，减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

镉对植物毒害与植物耐镉机理研究进展

综述了近年来镉对植物毒害与植物耐镉机理的相关研究成果。从植物生长、细胞结构、光合作用、酶活性等方面分析了镉的毒害机理,并从镉的吸收与转运,镉在细胞中的分布与区隔化,抗氧化酶活性的改变,以及螯合物的形成等方面探讨了镉胁迫下植物的耐性机制。     

土壤中铅镉的作物效应研究

研究了有效铅、镉与玉米根、茎、叶的吸收相关性,及有效镉与水稻生长发育和产量的相关性,通过玉米根、茎、叶的伤流、蒸腾等试验,探讨了玉米对铅、镉的吸收和运输机制。水稻体内对镉的积累与分布规律为根＞茎叶＞籽粒,当镉质量比为３２ｍｇ／ｋｇ时,水稻糙米里镉质量比超标,测出了褐土有效镉临界质量比：水稻为５９４ｍｇ／ｋｇ。     

土壤-植物体系中施硒方式影响作物吸收转运镉的研究进展

镉是一种毒性较强的重金属,镉污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点。硒是人体不可缺少的微量元素之一,利用硒与镉在植物体内的拮抗作用,在土壤或植物中施外源硒可以降低作物的重金属镉含量,并提高作物中硒含量。前人研究表明不同的施硒方式影响植物中镉吸收转运的效果,总结了土壤施硒和叶面施硒2种施硒方式下对不同农作物镉吸收和转运的影响,发现以果实或叶片作为食用对象的作物,可以用叶面喷施外源硒的方式降低镉在食用部位的累积,而土壤施加外源硒可降低植物根部对土壤中镉的吸收及镉在植物体内转运至可食用部位的含量,同时转运至可食用部位的硒含量增加,以期为今后更加深入研究施硒对镉污染土壤安全利用提供参考依据,对镉污染土壤中实现农产品安全生产具有重要意义。     

犬细小病毒通过促进ROS产生/线粒体损伤诱导宿主细胞的凋亡

为探讨犬细小病毒(CPV)引起宿主细胞凋亡的分子机制,用CPV感染MDCK细胞,感染后通过台盼蓝染色法检测不同时间的细胞存活率,用Annexin V-FITC/PI法检测磷脂酰丝氨酸外翻情况,用试剂盒检测Caspase-3活性,分析CPV诱导细胞的凋亡。并通过流式细胞术检测细胞线粒体的损伤和ROS的产生探讨其分子机制。结果显示,随着病毒感染时间的不断延长,CPV可明显降低MDCK细胞存活率,促进磷脂酰丝氨酸外翻,增强Caspase-3活性,表明CPV可引起细胞凋亡。同时还发现CPV可明显提高细胞内ROS的水平,引起线粒体的损伤,这可能是CPV诱导细胞凋亡的重要分子基础。由此可见,CPV诱导MDCK细胞凋亡与CPV增加细胞ROS的产生和线粒体的损伤有关。     

镉在土壤-植物系统中迁移积累的研究进展

环境镉污染对植物、动物和人体均可产生较大的危害.食物链是镉对人类健康造成危害或潜在危害的主要途径之一.污染土壤中的镉通过植物根系吸收与体内运转最终在植物可食部分中积累,主要影响因子有土壤性质、植物种或品种等.研究镉的积累和迁移规律,目的在于探讨减少镉污染的途径.     

植物抗镉胁迫的研究综述

阐述了镉对植物的毒害作用及植物对镉的忍耐机制，并对植物适应镉胁迫的机理，包括植物体内保护性酶活性的改变，可溶性蛋白、脯氨酸含量的提高，镉在细胞中的区室化，形成镉结合复合物以及逆境蛋白和基因表达等几个方面进行了综述。     

ROS对氯化镉诱导的人乳腺癌MCF-7细胞凋亡的影响

为研究活性氧(ROS)对氯化镉(CdCl2)诱导的人乳腺癌MCF-7细胞凋亡的影响,本文采用荧光探针DHR检测CdCl2诱导的MCF-7细胞内ROS的变化水平;分别采用MTT法和DNA Ladder法检测CdCl2对细胞的毒性作用和细胞DNA的凋亡情况;通过加入自由基清除剂LNAC抑制细胞内的ROS水平,从而研究ROS对细胞凋亡的影响。结果显示,1.00×10-3 mol/L的CdCl2处理MCF-7细胞6h,细胞内ROS水平为对照组的2.04倍,细胞存活率为26.54%,DNA出现片段化分解。用CdCl2+LNAC复合处理MCF-7细胞6h,细胞内ROS水平为对照组的1.25倍,细胞存活率为61.17%,DNA不出现凋亡条带。因此,由CdCl2所导致的MCF-7细胞凋亡和DNA片段化分解,与细胞内ROS水平的升高有关。     

氯化镉对不同倍性泥鳅鳍细胞系的毒性效应

旨在研究不同浓度氯化镉对60~80 代二倍体和三倍体泥鳅鳍细胞系（DIMF和TRMF）的毒性效应,比较不同倍性细胞系间的敏感性差异。采用MTT比色法测定半致死浓度,采用酶活力测定法、微核试验和实时定量PCR法测定了氯化镉对2 种细胞系的细胞毒性和遗传毒性。结果表明：氯化镉处理下DIMF、TRMF细胞系半致死浓度分别为(24.0±0.7)、(27.3±1.3) μmol/L。2 种细胞系的SOD、GSH-Px活性随着氯化镉浓度的增加,呈现先升高后降低的趋势,而GST活性则表现为逐渐降低。随着氯化镉浓度的增加微核率先升高后降低,DIMF、TRMF最大微核率分别为(7.33±0.33)‰、(8.33±0.67)‰。经氯化镉处理的细胞金属硫蛋白(MT)表达量显著增加,30 μmol/L 浓度组表达量最大,分别为对照组的55.6 和57.6 倍。研究表明,氯化镉对泥鳅二倍体和三倍体细胞系具有细胞毒性和遗传毒性,且二倍体细胞系较三倍体细胞系对氯化镉更为敏感。     

花生对土壤镉吸收及镉的亚细胞分布研究

通过土培试验,以鲁花14为材料,采用盆栽方法,设置0.10(CK)、3.24、7.35、8.38、18.80 mg/kg5种土壤镉浓度,研究了鲁花14各器官对土壤镉的富集效应及其镉在各器官亚细胞的分布。结果表明:随着镉浓度的增加,花生根、茎、叶的镉含量也持续增加,不同镉处理间差异显著。土壤镉浓度小于(包含)8.38mg/kg时,镉含量大小顺序为叶>根>茎;土壤镉浓度为18.80 mg/kg时,镉含量大小为根>叶>茎。镉在根、茎、叶中亚细胞组分中的含量及其分布比例在不同镉处理间不同。土壤镉浓度小于(包含)8.38 mg/kg时,镉在根、茎、叶中亚细胞组分的镉含量为细胞壁>细胞器>可溶部分,镉积累在细胞壁是花生忍耐镉的主要机制。但在18.80 mg/kg时,亚细胞组分的镉含量为细胞器>细胞壁>可溶部分,说明在高镉浓度下,花生受到镉的毒害很严重。     

慢性镉暴露对小鼠血常规的影响

本试验探究了慢性镉暴露对小鼠血常规的影响。结果表明,与正常小鼠比较,镉中、高剂量组淋巴细胞值增高,中剂量组增高具有统计学意义(P0.05);高剂量组红细胞体积分布宽度与红细胞平均体积较正常组显著性降低(P0.05);高剂量镉暴露降低了血小板计数、血小板比容。因此,在长期低浓度镉暴露下,红细胞比容和淋巴细胞计数可有潜力成为镉毒性的早期预警指标,外周血淋巴细胞比其他血液指标更敏感。     

镉在黄瓜幼苗中的化学形态及亚细胞分布

为探究黄瓜幼苗对镉的吸收累积特性,将黄瓜幼苗置于6种镉浓度梯度(0、10、50、100、200、300μmol·L~(-1))营养液中培养17 d,测定黄瓜幼苗地上部和根部的镉含量以及镉在叶片的亚细胞分布和其化学形态分布。结果表明:随镉浓度升高,转移系数逐渐降低,黄瓜由根向地上部对镉的转运能力减弱。时间或浓度处理均会显著增加黄瓜叶片各亚细胞组分镉含量,镉的富集比例趋势表现为可溶性部分细胞壁细胞器,其中可溶性部分镉含量占44.88%～84.94%,远大于细胞器(3.10%～17.05%)与细胞壁(11.20%～39.66%)。相同时间下,随镉处理浓度的增加,镉在细胞壁组分占比先升高后降低,可溶性部分镉的占比先降低后升高。同时随着处理时间延长,细胞壁组分镉占比降低,可溶性部分镉占比升高。黄瓜叶片中NaCl提取态镉占比最高(33.69%～54.23%),但随着镉浓度提高,乙醇提取态、H2O提取态镉占比升高。当镉浓度达到300μmol·L~(-1)时,黄瓜叶片中的镉形态以乙醇提取态、H2O提取态和NaCl提取态占优势。总的来看,在器官水平上,黄瓜通过限制镉由根部向地上部传递的方式,降低镉对黄瓜地上部的毒害;亚细胞水平上,细胞壁对镉的吸持和液泡区室化是黄瓜对镉胁迫下的重要解毒方式,其中以液泡的区室化占主导位置;在化学形态分布上,镉的化学形态转化也是黄瓜应对镉胁迫的重要耐性策略。     

氧化应激在镉致大鼠肝细胞凋亡中的作用

 【目的】探讨氧化应激在镉诱导大鼠肝细胞凋亡中的作用。【方法】采用两步灌流法获得大鼠肝细胞,经过24 h培养,用醋酸镉处理细胞,或者Z-VAD-fmk、NAC和镉共同处理细胞。应用MTT法检测细胞存活率,流式细胞仪检测细胞凋亡率、细胞内ROS水平和线粒体膜电位,分光光度法检测caspase-3活性、GSH和MDA含量。【结果】结果表明,肝细胞暴露于浓度为2.5、5、10 μmol•L-1的镉后,细胞相对存活率显著下降（P＜0.01）,凋亡率显著或极显著升高（P＜0.05或P＜0.01）,呈剂量-效应关系;2.5和5 μmol•L-1镉组在1.5 h之前导致细胞内ROS水平显著或极显著升高（P＜0.05或P＜0.01）;镉暴露可使肝细胞Δψm显著或极显著降低（P＜0.05或P＜0.01）;NAC能够显著减少镉引起的凋亡细胞数量和极显著降低凋亡率（P＜0.01）,可以显著降低单独镉暴露组ROS水平升高和阻止ΔΨm降低（P＜0.05）;细胞内GSH含量12 h时随镉剂量增高而降低,部分剂量组极显著低于对照组（P＜0.01）,24 h时随剂量增高而升高,部分剂量组显著或极显著高于对照组（P＜0.05或P＜0.01）;细胞内MDA含量随着镉浓度的增大而升高,10 μmol•L-1剂量组MDA的含量显著高于对照组（P＜0.05）;未见caspase-3活性升高,caspase抑制剂Z-VAD-fmk对镉致细胞凋亡无影响。【结论】醋酸镉致肝细胞凋亡与其引起ROS产生并导致氧化损伤的非caspase途径有关。     

杀螟丹、螺虫乙酯和铜镉二元复合污染的联合毒性

针对农业活动中广泛使用的杀螟丹、螺虫乙酯和常见重金属污染物铜、镉,以费氏弧菌为受试生物研究污染物并存状态下的联合毒性。通过研究在不同暴露时间下二元复合污染对费氏弧菌的急性毒性效应,计算半数效应浓度EC_(50),并采用混合毒性指数法评价联合毒性。研究表明,铜、镉、杀螟丹、螺虫乙酯单一暴露于费氏弧菌15 min的EC_(50)分别为0.53、0.74、79.06 mg·L~(-1)和116.67 mg·L~(-1)。杀螟丹和重金属的混合体系对费氏弧菌的联合毒性主要表现为相加作用,当螺虫乙酯在混合体系中占比较低时,也表现为部分相加作用。杀螟丹和螺虫乙酯能够减缓金属离子进入细胞的速率,因此费氏弧菌急性毒性实验研究联合毒性时,暴露时间应延长至45 min以上。     

磷对镉胁迫下黄豆生理生化特性的影响

采用盆栽试验方法,选取5个磷质量浓厦（0,20,40,80,160mg／kg）和3个镉质量浓度（0,5,20mg／kg）,研究了镉和磷共同作用对黄豆叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量的影响,同时探讨磷作用下缓解镉毒害的途径。结果表明,镉的加入阻碍黄豆的生长,随着镉浓度的提高,叶绿素含量和SOD活性明显下降,而MDA含量则显著上升．添加磷在一定程度上可以提高叶绿素含量和增加SOD活性,降低MDA含量,在本试验条件下,镉为5mg／kg时,磷的最佳施用量为80mg／kg,高磷（160mg／kg）处理的植株,其各项生理指标不如80mg／kg磷处理组,说明在镉污染土壤中施用磷,磷浓度并非越高越好,而在编为20mg／kg时,磷的最佳添加量为160mg／kg。     

微囊藻毒素MC-LR对凡纳滨对虾细胞免疫相关基因表达水平的影响

对凡纳滨对虾进行血窦注射微囊藻毒素MC-LR染毒,取染毒前后肝胰腺及血细胞,采用Illumina Hiseq 2500测序平台进行基因表达谱分析,并对差异基因的基因本体(gene ontology,GO)注释和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路进行显著性富集分析。结果发现,酚氧化酶原、胰蛋白酶及C型凝集素等基因有显著的差异性表达。在GO富集性分析中发现细胞粘附显著性差异表达,细胞杀伤及细胞粘附分子结合物差异表达。KEGG富集性分析发现血细胞中吞噬体显著性差异表达,细胞凋亡、内吞作用和细胞粘附分子等通路呈表达差异。结果表明,凡纳滨对虾在被MC-LR染毒后,细胞免疫是抵御毒素的重要部分,其中细胞粘附和吞噬作用在抵御MC-LR对虾体的毒害过程中发挥了重要作用。     

磷对水稻镉的亚细胞分布及化学形态的影响

为了探讨磷对水稻耐镉性的影响,采用盆栽实验,以沈农315(耐性)和花粳1417(敏感性)水稻为研究对象,对分蘖末期水稻根系及茎叶中镉的亚细胞分布以及化学形态进行比较分析。结果表明:增施磷肥显著降低了两品种水稻的镉含量,沈农315根系镉含量明显高于花粳1417,茎叶镉含量低于花粳1417;两品种各部位细胞壁镉的分配比例随磷的增加而明显增加,细胞器镉的分配比例逐渐降低。镉的化学结合形态整体上呈现为氯化钠提取态醋酸提取态去离子水提取态乙醇提取态盐酸提取态,其中醋酸提取态所占比例随磷增加而增加,沈农315和花粳1417的增幅分别为19.70%~31.32%、10.05%~16.36%,氯化钠提取态显著降低,降幅分别为23.38%~40.11%、22.55%~39.56%。由此说明,增施磷肥能有效增加水稻对镉的耐受性,且不同品种表现不同。