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水质生物毒性检测是水环境质量评价的重要内容。生物检测技术随着各学科间交叉发展的深入而产生了新的活力。
水、废水给水生生态系统造成了巨大的危害,对水体进行毒性检测已经成为评价水环境安全性的重要手段[1-4]。传统理化分析方法得出的各组分的浓度信息不能够完整反映水生生态系统混合污染的潜在影响。混合物体系产生的毒性效应是所有组分污染物拮抗、叠加、协同或抑制作用的综合结果,即使混合物体系中的单一组分处于无毒性效应浓度,但对混合物体系的总毒性效应仍有一定的贡献。因此,进行各类污染物的生物毒性测试显得尤为必要。
污染程度,称为水质的生物检测。生物测试的结果可直接反映复杂体系中所有组分的综合作用,包括各组分之间可能存在的叠加、拮抗或协同作用等[5]。因此,它可以弥补理化检测方法的不足,选择合适的生物测试方法或生物与化学分析方法结合使用,能够有效地预测复杂体系对生态系统的毒理效应[6]。水质生物毒性测试已成为水处理技术毒理学评价的重要手段,其研究结果不仅反映污染物对水体生态系统的潜在影响和实际毒性,还可对水环境质量评价提供依据、预警水体污染等。目前的研究主要集中在改善传统毒理学试验的准确度、灵敏度以及便捷性,缩短试验时间,探索性能良好的指示生物和试验指标,更全面综合地反映受试水质毒性的真实状况。
细胞,甚至靶分子的正常生理功能,观察受试物对其产生的作用,从而提供毒理学资料的方法。近年来,分子生物学的飞速发展带动了体外试验研究的多种微进步。国内外广泛使用的体外试验方法有:
生物诱变试验,各种器官灌流,不同组织薄片培养,各种细胞包括单个细胞或其他亚细胞结构的培养等[7]。
鱼类作为水生食物链的顶层生物,它的生命行为是水质毒性检测的重要指标。同时,鱼肝细胞中SOD 酶的高活性和高敏感性使它成为一种较好的试验靶细胞,众多学者进行了相关研究并得到了与整体试验有较好相关性的结论。如李效宇等[8]利用鲤鱼肝细胞抗氧化系统测试了其受微囊藻藻毒素毒害的影响,并以氧的自由基理论解释了微囊藻毒素对鲤肝细胞损害的可能机理。杨丽华等[9]测定了不同浓度镉污染液在144h 内对鲫鱼鳃和肝组织中超氧化歧化酶(SOD )的活性影响,较详细地阐明了Cd 对鱼类的致毒机理以及选择灵敏地生物学指标对毒理检验的重要意义。
此外,鱼类胚胎发育初期具有较高灵敏度这一特点对水质毒理检测工作也有重要意义。通过观察鱼受精卵经化合物染毒后的胚胎发育过程,可分析化合物的毒性作用方式、毒性作用时间、胚胎毒性
例如,Hallare 等[10]用斑马鱼胚胎试验检以及致畸性。
测了二甲基亚砜为溶剂的某药物的遗传毒性,结果
表明该药物对斑马鱼胚胎发育没有显著影响。Chang 等[11]同样用斑马鱼胚胎对某果实中槟榔碱的毒性进行试验,发现增加槟榔碱的浓度(0.01%~0.04%)会使胚胎72h 存活率降低,并且导致发育延迟和心率减慢。z89g88l5ysqw
体外试验方法的主要缺点为各种微生物或细胞的培养都是在离体条件下,难以精确地模拟或反映外源物在生物体内的生物转运和生物转化过程; 敏感度不佳,需要富集系数在15~30之间[12];无法得到毒效学或毒代动力学的资料。但体外试验可用来测量生物体某一特异性毒效而不受机体多种复杂
可选择不同种属因素影响。根据试验目的和需要,动物的器官、组织,细胞株(系),细胞受体等,探索毒性作用机制,为整体动物试验提供线索和依据。该法可使试验中的剂量和对化学品的暴露期更精确化,可使试验的物化环境参数得到更精确的限定和控制,具有简便、快捷以及可直接利用人体细胞等优点,因此能在短时间内对化学物品的潜在毒性进行评估体内试验Vol. 31, N
体内试验是对整体动物进行的毒性毒理试验,是体外试验的良好补充,可以用来发现毒物对有机确定阈剂生命体的危害程度,阐明剂量-效应关系,量或无作用剂量。国际上对常规的动物试验已形成了特定的规范,该试验受试生物需求量大,成本较高,试验周期长,不能对大量物质快速进行毒性评价,不能满足3R 原则。科研人员呼吁一个合理的试验设计,使科研更人性化、先进化。目前国际上的研究方向主要集中在试图将转基因动物应用在毒理检测中,不仅可把标志基因转入试验动物体内,而且还可转入代表毒性终点的基因,其优点在于可以在整体动物内集中研究DNA 损伤的诱发、修复突变和癌变等,延伸毒理机制探索的深度。