环境压力因素对球形红细菌（Rhodobacter sphaeroides）中活性氧（ROS）生成和类胡萝卜素生物合成的毒理学影响

《Molecular & Cellular Toxicology》：Toxicological impact of environmental stressors on ROS generation and carotenoid biosynthesis in Rhodobacter sphaeroides

本研究探讨高温、高pH、高盐及低磷胁迫对罗德棒状杆菌的毒理影响，通过检测ROS水平和类胡萝卜素生产，发现胁迫条件下细胞生长受抑制，ROS及过氧化氢酶活性升高，类胡萝卜素spheroidenone积累，发挥抗氧化作用，增强细胞抗逆性。

　　

摘要

背景

各种环境压力因素，包括温度升高、人类活动导致的土壤pH值变化、由于人为活动和气候变化引起的土壤盐度增加以及土壤退化导致的磷元素流失，对生态系统和微生物群落构成了重大挑战。

目的

本研究通过评估Rhodobacter sphaeroides的活性氧（ROS）水平和类胡萝卜素生成情况，探讨了温度、pH值以及氯化钠和磷酸二氢钾浓度等不同环境压力因素的毒理学影响。

方法

细胞生长情况通过660纳米处的分光光度法进行监测。总类胡萝卜素通过丙酮提取并在480纳米处测量吸光度来定量。特定类胡萝卜素使用丙酮:甲醇或己烷混合物提取，并根据已报道的摩尔消光系数进行定量。过氧化氢和过氧化物酶的活性通过Amplex^? Red Hydrogen Peroxide/Peroxidase Assay Kit试剂盒进行测定。细胞内ROS水平则通过荧光探针CM-H₂DCFDA进行评估。

结果

与中性条件相比，压力条件通常会抑制细胞生长并提高ROS和过氧化物酶的活性。在高温压力下，总类胡萝卜素的生成量增加，在35°C时达到峰值；在碱性pH条件下也是如此，这与类胡萝卜素的抗氧化功能一致。强效ROS清除剂spheroidenone在高温、碱性、高盐度以及低至中等磷压力条件下积累，这突显了其在R. sphaeroides应激适应和耐受性中的重要作用。

结论

本研究得出结论：R. sphaeroides在面对压力时会增强过氧化氢和过氧化物酶的活性。此外，尽管总类胡萝卜素的生成量会因营养压力而变化，但强效抗氧化剂spheroidenone在大多数压力条件下都能持续增加，以减轻氧化损伤。