基于秀丽隐杆线虫的水毒性评估技术研究进展

中图分类号:Ｒ114文献标识码:A文章编号:1673－7830(2014)04－0176－05·综述·基于秀丽隐杆线虫的水毒性评估技术研究进展孔庆征高珊【摘要】工业废水与生活饮用水对人类的健康有着巨大的影响，秀丽隐杆线虫是水的毒性研究的一种理想的模式生物。用线虫进行水毒性研究及评价，具操作简单，成本低廉，测试周期较短等诸多优势，现介绍国内外用线虫评价水毒性的一些常用指标及意义，对国内开展线虫毒性研究与评价具有一定的指导意义及参考价值。【关键词】秀丽隐杆线虫;水;毒性;评价指标作者单位:100013，北京市疾病预防控制中心/北京市预防医学研究中心(孔庆征、高珊);首都医科大学(孔庆征)通讯作者:高珊，研究方向:安全性毒理学评价，模式生物毒理学随着工业的飞速发展，环境污染已经成为现代社会一项重要的话题，工业废水与生活饮用水与人们的生活息息相关，对人类的健康有着巨大的影响。秀丽隐杆线虫(C．elegans，以下简称线虫)是水的毒性研究一种理想的模式生物:其具有遗传与发育背景简单，生命周期短，易于培养，虫体小且半透明易于观察等特点，操作简单，成本低廉，测试周期较短，有深入的生物学研究基础，有敏感的生物标志物筛选指标等诸多优势［1］。在水毒性评估的研究中，线虫观察终点和常用指标可被分为两类:致死性(急性毒性)和非致死性指标(亚急性毒性)。致死性指标包括:致死率，最长寿命天数及半数致死天数等;非致死性指标有:生殖、摄食、运动行为和化学趋向性等指标［2］，在未来，还需建立和健全以线虫为模型动物的水毒性的评估体系。1线虫作为水毒性研究的特点与优势随着科学和工业的飞速发展，环境污染已经成为现代社会亟待解决的难题，这其中，水对环境的污染是人们非常关注的方面，无论是工业废水还是生活用水的排放与处理，都与人们的生活息息相关，对人类的健康有着巨大的影响，因此，水中的毒物及毒物剂量的测定，成为了人们研究的重点。近年来，国内外一系列检测环境污染程度和评价毒物毒性的方法被不断提出。如应用环境化学分析，包括高效液相色谱法、气相色谱法、化学分析法等，被广泛的应用。但是，这些传统的分析方法有很多不足之处，实验周期长，实验代价高，不能广泛地、快速地用于毒物毒性与环境质量的评估，这些都制约着传统方法的进步。基于这种情况，近年来，一些新颖的研究被逐渐的开发出来。在环境科学与毒理学研究方面，线虫、斑马鱼、大型蚤等模式生物，因其操作简单，成本低廉，测试周期较短等诸多优势被广泛应用，其中，线虫以它特殊的生物、生理特性越来越受到学者的青睐。利用秀丽隐杆线虫作为环境科学和毒理学方面研究的模式生物，具有其他模式生物不可比拟的优势，在生态毒理学的研究中，线虫是一种理想的模式生物，它具备以下条件:①生活周期短，繁殖快，生长迅速，易于实验室培养。与小鼠相比，线虫的世代时间只有5d，而小鼠需要2～3个月;线虫的生殖方式为孤雌生殖，不需要雌雄交配;线虫的繁殖量极大，单个产卵周期单个亲体产子代数有200～300个，远远超过小鼠的繁殖量;线虫的培养方式为液体或固体培养，生活环境为培养基，食物主要为大肠杆菌，而小鼠需要笼架饲养，还要有专业人员饲养。所以，在所占空间和经济方面的考虑，线虫的价值远远大于小鼠;②深入的生物学研究基础，获得了较充分的毒性研究数据。目前，针对线虫的生物学研究非常多，有了初步的基础。到20世纪90年代中期，人们已经建立了完整的线虫从受精卵到成体细胞的谱系图，它揭示了雌雄同体线虫全部1090个细胞的身世和命运。线虫染色体数目少(2n=12)，基因组小(8×107bp)，约有13500个基因，十分适于针对特定的毒理研究开展全基因组筛选。线虫基因组中约有40%的基因与人基因组同源，提示基于线虫的毒理学研究将很大程度上反映毒物可能导致的对人体的毒害。③敏感的生物标志物筛选指标，如行为指标中有运动、摄食等，生理指标包括生长、繁殖、发育等，生化标志物主要包括蛋白、酶活性及DNA分子水平的变化，目前，线虫的生化标志物有卵黄原蛋白(Vitellogenin，VTG)、细胞色素450(CytochromeP450)、谷胱甘肽S-转移酶(GlutathioneS-transferase，GST)、热休克蛋白(HeatShockProteins，·671·首都公共卫生2014年8月第8卷第4期CapitalJournalofPublicHealth，Aug．2014Vol.8No.4HSP)等。④线虫是安全的便于操作的模式生物。线虫生活在土壤中，体长约1mm左右，以细菌为食，对实验人员无伤害性，通体透明，十分利于分析细胞谱系的变化及揭示和追踪毒物的神经毒理［1－4］。线虫不仅可以生活在土壤中，在水中也能生存，因此可作为分析土壤环境与水环境污染及相关毒理的有价值的模式生物。目前，国内外研究者已经成功