生物标志物在危险度评价中的

3．2．3 烷基磷酸酯
• 大多数有机磷农药可在体内代谢成为一 种及一种以上的二烷基磷酸酯。这些产 物通常可在接触后24-48h内在尿中出现， 可作为有机磷农药的生物检测的暴露标 志物。烷基磷酸酯近期和低水平接触较 敏感，但分析复杂。
• 各种生物标志物按其功能，一般可分为 三类 。 • 暴露生物标志物(Biomarkers of exposure) • 反应或毒性效应生物标志物(Biomarkers of responser or toxic effect) • 易感性生物标志(Biomarkers of susceptibility)。
• 与其他方法相比，生物标志物的最大区 别在于可以确定污染物与生物体之间已 发生的相互作用。 • 与其他方法相比，生物标志物的优势主 要有一下7大优势。
4.1 污染的时空分布
• 能够了解生物有效性的污染物质在时间 和空间上的累积效应，而不是像化学分 析难以摆脱抽验的属性。故不容易因异 常天气状况或工厂间歇排放带来监测结 果的显著变异。
4.2 可用于因果关系研究
• 可确定环境污染物与暴露和风险的对应关系。 通过生物反应的特异性，从机理上了解对生物 体的危害性影响，建立因果关系，这对于处理 环境事件时澄清法律责任是至关重要的。
4.3 可用于暴露途径研究
• 应用于不同生活环境或不同营养级的物 种，可以揭示污染物的不同暴露途径， 这将有益于确定监测方案的优先次序， 并为采取何种干预和补救措施提供科学 依据。
• 3．2．1 胆碱酯酶(ChE) • 胆碱酯酶是神经毒性物质如有机磷农药 和氨基甲酸酯农药的敏感指标。其中最 突出的就是乙酰胆碱酯酶(ACHE)。乙酰 胆碱酯酶主要参与突触的信息传递，目 前已被广泛用作有机磷农药极性接触的 效应生物标志物。
3．2．2 对氧磷酶
• 对氧磷酶不仅能水解对氧磷，还可水解 其它有机磷酸酯、许多芳香族羧酸酯和 氨基甲酸酯等，是有机磷农药生物检测 的易感性生物标志物。
2.1 暴露生物标志物
• 暴露生物标志物指示机体经化学品 的暴露，即污染物引起的物体的反应， 如指示对重金属暴露的金属硫蛋自(MTs)， 但此类标志物不能指示污染物的毒性效 应，有助于研究生物对化学分析方法很 难检测到的的环境中的不稳定化合物的 暴露。暴露生物标志物一般依靠测定体 液和组织中特定化学物质或者其代谢物， 或者与生物分子相互作用形成的产物。
3．1．4免疫标志物
• 研究表明，生命非必需的元素如cd、Pb、 Hg的暴露均抑制动物免疫功能，而免疫 抑制和生物体抗性的下降之间有很好的 相关性。但重金属也具有免疫刺激作用， 从而产生自体免疫响应或自体免疫疾病， 如cd和Hg的慢性暴露可以引起免疫介导 的肾小球性肾炎。
3．2有机磷农药的生物标志物
2.3 易感性生物标志物
• 易感性标志物是指当生物体暴露于某种特定的外源化合物时，由 于其先天遗传性或后天获得性缺陷而反映出其反应能力的一类生 物标志物，可指示生物个体对污染物的敏感性。在污染物与生物 体相互作用过程中，机体因素是很重要的，性质与剂量相同的污 染物对不同的个体可能出现迥然不同的反应，这取决于受作用个 体的敏感性一。 • 一般地各个层次的生物组织，小到微观分子，大到生态系统，在 污染物的作用下，都有各自相对应的污染效应及相应的生物标志 物。如水藻的种类、数量、结构等可以指示水体污染程度。但生 物标志物的研究多集中于分子或细胞水平，种群、群落和生态系 统层次上的生物标志物正处于研究的初始阶段。
• 3．1重金属的生物标志物 • 3．1．1金属硫蛋白(MTs) • MTs为富含半胱氨酸的低分子量蛋白质， 具有调节内源性金属平衡、对重金属污 染物解毒、清除自由基和参与某些应激 反应的作用，对于重金属胁迫具有特异 性，其作为重金属尤其是暴露的生物标 志物已经得到广泛的应用。
3．1．2抗氧化酶类
3.3 广泛性
• 从微观分子到宏观生态系统，生物标志 物在各个不同层次的生物组织上体现着 污染物和生物之间的因果关系。 • 一般来说生物体之间的共性在分子水平 上最大，所以许多分子生物标志物，可 广泛应用于实验室研究，也可用于现场 实际监测。而污染物的毒性活体鉴定则 有难度。
4 生物标志物的优势
• 抗氧化酶类主要有超氧化物歧化酶(SOD)、 过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)。 重金属离子影响或阻断呼吸链、电子传 递链、酶促反应等体内正常生理代谢， 导致活性氧自由基增加，从而诱导抗氧 化酶类活性增加，故抗氧化酶类也被用 作重金属污染的生物标志物。
3．1．3外周血清转氨酶
• 重金属元素沉积于动物肝脏会损伤肝脏 细胞，使肝脏中转氨酶释放进入血液， 从而外周血清转氨酶活性升高。外周血 清转氨酶是肝脏细胞损伤的重要标志， 是一种非特异性生物标志物，除重金属 外，有机污染物也会引起其活性的升高。
生物标志物在环境危险度评价 中的应用
1 选择生物标志物的原则
• 选择的生物标志物必须具有一定的特异 性、稳定性和足够的灵敏度，所选标志 物的水平与外接触水平要有剂量一反应 关系，在无害效应接触水平下仍能维持 这种关系并且分析的重复性及个体差异 都在可接受的范围内。此外取样时最好 对人体无损生，能为受试者所接受。
2．2 免疫学方法
• 目前最常用的免疫学方法包括放射免疫 学方法(RIA)、酶联免疫吸附法(ELISA) 和超敏感酶放射免疫法(USERA)。USERIA 比ELISA更加灵敏。目前很多灵敏的免疫 学方法能检测到特殊的加合物。免疫学 方法在处理大量的样品时具有简便、经 济的优点。
2．3 色谱／质谱法
生物标志物在危险度评价中的 应用
Applications of Biomakers in the Risk Assessment
生物标志物概述
• 1987年美国国家科学院首先将生物标志物定义为 由生物体或样品可测出由外来化合物导致的细胞学或 生物化学组份或过程、以及结构或功能的变化。 • 最初只是将耐污的生物物种称为指示生物(Indicator species或Bioindicator)，随着污染生态学的野外研究和 实验室毒性试验研究，逐渐将生物指示物的应用范围 扩大至污染生态学的不同生物学组织层次，小至分子 水平，大至生态系统结构与功能，包括发生在分子、 生物化学、生理、病理组织、生物个体、种群、群落 和生态系统等不同生物学组织水平上的生物学效应， 从生物学的角度为环境质量的监测和评价提供依据。
2 生物标志物常用测定方法
• 2．1 32P一后标记法 • 32P一后标记法是分析DNA加合物的方法，越来越普遍， 该方法包括以下几个步骤：(1)DNA酶解成脱氧核苷一3’ 一磷酸；(2)加人核酸酶，使正常单核苷酸的3’端去磷 酸化，而加合的单核昔酸可抵制该作用；(3)用 [32P]ATP和多聚核苷酸酶标记加合物核苷酸以产生脱氧 核苷-- 3，5’一二磷酸；(4)分别经过高分辨率的薄层 层析进行分离分析，使加合物和正常核酸分离，并用 放射自显影绘制加合物显影图或液闪定量。此法灵敏 度高，需要的DNA少，且不需事先知道加合物的组成。
• 对应在环境中易代谢、去除的污染物， 如有机磷化合物，生物标志物能同时指 示母体化合物和代谢产物的暴露和毒性 效应。
4.6 污染物联合作用的研究
• 能够表现混合污染物之间相互作用的累 积效应。
4.7 预测危害
• 将不同层次生物组织(从分子到种群、群 落)所采用的一系列测定和研究加以整合， 通过生物标志物的短期变化就有可能预 测污染物长期的生态效应。
• 质谱与气（液）相色谱的联用是目前灵 敏度很高的分析技术。
2.4 荧光法
• 一些污染物可诱导生物体内某种酶活性 的改变，该酶可能会促使其特异性反应 发生而产生荧光性物质，通过测定其荧 光强度就可以定量检测这些异生物质的 种类和浓度。常用技术有同步荧光法、 低温激光法和激发一发射荧光法等。
3 常用的一些生物标志物
1 生物标志物的定义
• 生物标志物是生物体受到严重损害之前， 在分子、细胞、个体或种群水平上因受 环境污染物影响而产生异常变化的信号 指标。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， 并能准确评估生物体所处的污染状态及 其潜在危害，为环境污染提供早期警报。
2 生物标志物的分类
4.4 解决毒理学的某些限制
• 毒性活体鉴定法虽然反映了特定污染物 的相对毒性，但很难将实验室数据外推 至野外的条件。许多影响因素，如化学 形态、吸附／吸收、污染物在食物链上 的富集以及毒性作用的亚致死效应等等， 无法在短期试验中测定。而应用生物标 志物可以部分地解决上述问题。
4.5 可提示易分解污染物的暴露和毒性
3 生物标志物的特征
• 3.1 特异性 • 对特定有机污染物或重金属的暴露，有 特定生物标志物。因此这些标志物对污 染状况具备诊断作用。进一步了解相应 的分子反应，并与更高层次的生态危害 建立关联，生物标志物便可提供专一性 的预报功能。
3.2 预警作用
• 污染物与生物体之间所有的相互作用都 始于分子水平。生物标志物的产生是对 污染物暴露的早期反应，因此这类标志 物成了污染物暴露和毒性效应早期警报 的指示物。
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2．2反应或毒性效应生物标志物
• 效应标志物是指在一定的环境暴露作用下，生物 体产生相应的可测定的生理生化变化或其它病理方面 的改变，即指示污染物对生物体健康状况的损害效应。 如指示DNA损伤的DNA加合物，它可能是生物机体中某 一内源性成分或测定机体功能容量，产生疾病或障碍 的改变等。 • 确定化学物质的生物学效应的生物标志物很多， 从最简单的标志物如监测体重变化至复杂的标志物如 采用免疫化学技术测定特定同功酶。酶活性抑制持久， 因此，可作为重要的效应生物标志物。