生物标志物及其在环境监测中的应用.doc

生物标志物及其在环境监测中的应用 王超 1（大连水产学院生命科学与技术学院，大连 116023) Email:chaopaper@163.com 摘要: 环境危险评价中的意义。讨论了细胞色素 P450 在生命活动中的作用，并对其作为生物标志 物的可行性进行评估，最后阐述它在环境监测方面的应用情况。 关键词: ; 细胞色素 P450; 环境监测 1 引言 随着进入环境的化学物质的种类和数量的增加，人类健康受到越来越多的威胁。对这些 化学物质的生物效应、环境影响和生态风险进行评价已成为环境科学一个重要的研究内容。 作为指示污染物危害效应的早期生物信号，生物标志物已被许多学科发展运用,越来越受到 人们关注。 2 生物标志物 生物标志物,是指通过测定体液、组织或整个生物体,能够表征对一种或多种化学污染物 的暴露和其效应的生化、细胞、生理、行为以及能量上的变化[1]。即:生物标志物是衡量环 境污染物的暴露及效应的生物反应[2]。 污染物排入环境后经过环境的迁移、扩散、转化，并通过不同的途径进入生物体。大量 的研究表明，污染物对生物机体的作用最早是从生物大分子开始的，然后逐步在细胞、器官、 个体、种群、群落、生态系统各个水平上反应出来，因此，生物标志物是各级水平的。 生物系统的各级生物学水平[3] 生物分子 细胞器 细胞 组织 器官 器官系统 个体 种群 群落 生态系统 1  层次 分子 细胞器/细胞 组织/器官 个体 种群 群落 生态系统 3 生物标志物的特性  生物标志物体系 效应 分子效应 细胞效应 生理、健康和疾病效应 受损的生殖能力，死亡 种群效应 可能的灭绝 生态系统效应  典型标志物 、RNA DNA、关键酶结 构或性质的变化 细 胞 膜 影 响 、 染 色 体 损 伤、线粒体改变 组织、器官病变 行为改变、不育、死亡 种群密度、生产力、竞争 改变 群落结构、多样性、稳定 性改变 生物多样性降低  一种标志物应能敏感有效地反映出生物体发生严重损伤之前的生物变化。在用动物模型 研究低浓度污染物效应时,选择敏感的标志物尤为重要。有人曾用处于胚胎或幼体时期的生 物体来检测其生理变化,如Ensenbach等[4]发现斑马鱼在胚胎仔鱼阶段，生长、发育和存活率 对有机污染十分敏感,很低浓度的 3,4-二氯苯胺(40mg/L)和高丙体六六六(2μg/L)的混合 暴露即可明显减缓仔鱼的生长发育,80μg/L的林丹可降低仔鱼的存活率。 标志物要在生态系统现状研究中广泛运用,还应对一类污染而非针对某一种污染产生反 应[5]。特异性标志物可反映特定污染物的效应,有助于建立暴露-效应关系。 基于以上考虑，现对生物标志物的特性总结如下： （1）具有一定的敏感性，生物标志物的敏感性应高于一般生物检测指标。 （2）具有一定的特异性。 （3）具有一定野外应用价值。 （4）要求选取对受试生物损害较小的指标，技术易于掌握。 根据以上特性人们从污染物进入各级生物学水平所产生的大量反应中筛选出一些标志 物 ： 行 为 标 志 物 ， 例 如 ， 用 鱼 的 选择 行 为 或 躲避 行 为 来 检测 腐 殖 质 的毒 性 ， 大 型 蚤 (Daphniamagna)由于具有敏感等优越性,已用于行为测试。Hoof等[6]概述了大型蚤行为测试, 包括趋光性分析和运动分析。用牡蛎壳运动反应,发光菌等进行标志物研究等。生理标志物 既包括一些特异的生理反应终点,如免疫学反应,也包括普通的生理现象,如生长、繁殖、发 育等。如鱼鳃组织的生理变化，鱼鳃是首先接触污染物的组织,故接触有毒物质会产生明显 生理变化,影响鱼的呼吸,同时伴随相应行为变化[7,8]。组织病理标志物，如脊柱、脊索等组 2  织的病理变化一般不受生物体自身状态以及正常环境影响，而大多与污染物或不良环境条件 有关。免疫毒理学标志物有:细胞数、组织重量、形态、血清蛋白等。 目前对生物标志物的研究多集中于分子或细胞水平。分子水平的变化往往是能最先被定 量检测出来的环境变化引起的生物效应。与更高层次的生物组织水平相比较，生化系统的改 变所起到指示作用更灵敏。因为分子水平上的变化往往是生物更高组织水平受到影响的基 础。根据受影响系统的功能及产生效应的性质，生化系统的变化能够指示生物体是否会受到 进一步的影响。这就更突出了生化生物标志物的内在价值。 下面将讨论对环境污染物质产生反应的酶（细胞色素 P450），其在生命活动中的作用， 然后对其作为生物标志物的可行性进行评估，最后讨论它在环境监测方面的应用情况。 4 细胞色素 P450: 细胞色素