唐瑤 杜丹丹 彭東生等
摘要: 將日本[XCZ67 tif,JZ]暴露于不同濃度(0、0 025、0 05、0 5、1 0、2 5、5 0 mg/L)醋酸鉛中,于處理后0、1、3、5、7、10、15、30 d 取血,測(cè)定其血清中超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶的活性及過(guò)氧化代謝產(chǎn)物丙二醛含量;并于脅迫30 d測(cè)定鰓、肝胰腺、肌肉、卵巢中的鉛含量,以研究鉛脅迫對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]免疫能力及組織蓄積的影響。結(jié)果表明,在鉛脅迫下,日本[XCZ67 tif,JZ]超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性均呈先增強(qiáng)后減弱趨勢(shì),且中高濃度鉛脅迫對(duì)抗氧化酶活性的誘導(dǎo)速度比低濃度快。脅迫30 d,除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組2種酶活性均顯著弱于對(duì)照組,且與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0 05)。0 025 mg/L組丙二醛含量無(wú)明顯變化,其他各試驗(yàn)組丙二醛含量呈2種變化趨勢(shì),即0 05、0 5、1 0 mg/L組先升后降再升,2 5、5 0 mg/L組持續(xù)上升。脅迫15 d,除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組丙二醛含量均顯著高于對(duì)照組,且與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)(P<0 05)。鉛在日本[XCZ67 tif,JZ]體內(nèi)的積累以鰓和肝胰腺較多,而卵和肌肉在5 0 mg/L鉛脅迫下仍僅有微量蓄積。鰓和肝胰腺中鉛含量與脅迫濃度之間存在顯著濃度效應(yīng)(P<0 05)??蓪⑷毡綶XCZ67 tif,JZ]血清超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量以及鰓、肝胰腺鉛含量的長(zhǎng)期變化作為鉛污染的生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞: 鉛脅迫;日本[XCZ67 tif,JZ];免疫指標(biāo);組織蓄積
中圖分類號(hào): X171 5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號(hào):1002-1302(2015)08-0336-04
近年來(lái),由于工農(nóng)業(yè)廢水的大量排放導(dǎo)致的重金屬污染問(wèn)題日益突出,對(duì)生態(tài)環(huán)境安全、人類食品安全及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成了較大威脅 [1-3]。鉛是常見(jiàn)的重金屬污染元素之一,其在人和動(dòng)物體內(nèi)長(zhǎng)期蓄積會(huì)引起慢性中毒、神經(jīng)機(jī)能紊亂、貧血甚至誘發(fā)癌癥 [4]。日本[XCZ67 tif,JZ](Charybdis japonica)廣泛分布于我國(guó)各海區(qū),營(yíng)底棲生活,為經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的海水養(yǎng)殖蟹類 [5]。關(guān)于重金屬對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]的影響已有少量研究報(bào)道,如張紅霞等分析了重金屬離子對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]血淋巴超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性的影響 [6];王春琳等探討了硫酸銅蓄積對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]保護(hù)酶系統(tǒng)的影響 [7];苗利軍等對(duì)秦皇島海域野生日本[XCZ67 tif,JZ]等9種海產(chǎn)品總汞含量進(jìn)行了檢測(cè) [8]。本試驗(yàn)研究了不同濃度鉛脅迫下,日本[XCZ67 tif,JZ]血清中超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性以及脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物——丙二醛含量的變化,并分析了主要器官中鉛的蓄積量,旨在探討鉛對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]的毒性作用,為養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及相關(guān)毒理學(xué)研究提供參考。
1 材料與方法
1 1 試驗(yàn)材料
日本[XCZ67 tif,JZ]于2013年10月購(gòu)自江蘇省連云港市高公島海濱,采用生態(tài)閉路循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)暫養(yǎng)7 d,暫養(yǎng)條件為:鹽度2 5%,pH值8 0,水溫15 ℃,自然光照,連續(xù)充氣,日投喂2次鮮活貝類。選擇附肢完整、活性強(qiáng)者用于試驗(yàn),甲長(zhǎng)為(516±0 28) cm,甲寬為(6 82±0 41) cm,體質(zhì)量為(7659±1764) g。
1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
鉛源采用醋酸鉛,為國(guó)產(chǎn)分析純。根據(jù)GB 11607—1989《漁業(yè) 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 (鉛濃度≤0 05 mg/L)以及海水通常的鉛污染濃度 [9],醋酸鉛濃度設(shè)7組:對(duì)照組(0 )、低濃度組(0 025、0 05 mg/L)、中濃度組(0 5、1 0 mg/L)和高濃度組(2 5、5 0 mg/L),每組設(shè)3個(gè)平行,每個(gè)平行隨機(jī)取27只蟹,飼養(yǎng)30 d。水溫、投餌、充氣等養(yǎng)殖條件與暫養(yǎng)時(shí)相同,每天定時(shí)換水2次,每次更換水體的50%,并維持各組醋酸鉛質(zhì)量濃度。
1 3 試驗(yàn)方法
于試驗(yàn)后0、1、3、5、7、10、15、30 d隨機(jī)抽取3只/缸蟹采集血樣。用無(wú)菌注射器先吸取ACD抗凝劑 [10]1 mL,再由蟹第三步足基關(guān)節(jié)處按1 ∶ 1比例抽取血淋巴,充分混勻, 5 000 r/min 冷凍離心10 min,取上清液即為血清,-80 ℃冷凍保存。30 d采集血樣后,分別將各組標(biāo)本冰凍麻醉后置冰盤上解剖,取出肝胰腺、肌肉、卵巢、鰓,用預(yù)冷重蒸水(0~4 ℃)沖洗,濾紙吸干水分,-80 ℃保存。
超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性、丙二醛含量和酶液蛋白含量采用南京建成生化試劑盒及美國(guó)BioTek Snergy HT型酶標(biāo)儀測(cè)定。樣品中鉛含量采用日本島津AA6300型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。
1 4 數(shù)據(jù)分析
所測(cè)數(shù)據(jù)采用SPSS 16 0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)行單因子方差分析(One-Way ANOVA),LSD多重比較和Duncans檢驗(yàn),顯著水平設(shè)為α=0 05。
2 結(jié)果與分析
2 1 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]超氧化物歧化酶活性的影響
由圖1可見(jiàn),在鉛脅迫下,各試驗(yàn)組超氧化物歧化酶活性均呈先增強(qiáng)后減弱趨勢(shì)。脅迫1 d時(shí),除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組超氧化物歧化酶活性均受到顯著誘導(dǎo)(P<0 05),其中以1 0、2 5 mg/L脅迫對(duì)超氧化物歧化酶活性的誘導(dǎo)效果較強(qiáng)。在低濃度組(0 025、0 05 mg/L),超氧化物歧化酶活性隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而增強(qiáng),分別于處理后10 d和7 d達(dá)到最高,隨后呈減弱趨勢(shì)。中濃度組(0 5、1 0 mg/L)和高濃度組(2 5、5 0 mg/L)超氧化物歧化酶活性最高值分別出現(xiàn)于 處理后5、3 d,其后持續(xù)減弱。至脅迫后15 d,濃度≤1 0 mg/L 的試驗(yàn)組超氧化物歧化酶活性仍顯著強(qiáng)于對(duì)照組,而高濃度組活性顯著減弱。脅迫30 d時(shí),除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組超氧化物歧化酶活性均顯著弱于對(duì)照組,且與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0 932,P<0 05)。endprint
2 2 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]過(guò)氧化氫酶活性的影響
脅迫1 d時(shí),除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組過(guò)氧化氫酶活性均顯著強(qiáng)于對(duì)照組(P<0 05),脅迫質(zhì)量濃度≥1 0 mg/L 各組增強(qiáng)幅度較大(圖2)?!? 0 mg/L各組過(guò)氧化氫酶活性于5 d時(shí)增至最強(qiáng),隨后持續(xù)減弱。而低濃度組(0 025、0 05 mg/L)對(duì)過(guò)氧化氫酶活性誘導(dǎo)較慢,最高值分別出現(xiàn)于脅迫后10、7 d。脅迫30 d時(shí),除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組過(guò)氧化氫酶活性均顯著弱于對(duì)照組,且與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0 920,P<0 05)。
2 3 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]丙二醛含量的影響
如圖3所示,除0 025 mg/L組丙二醛含量無(wú)顯著變化外,各試驗(yàn)組丙二醛含量呈2種變化趨勢(shì):0 05、0 5、1 0 mg/L 組丙二醛含量先增強(qiáng)后減弱再增強(qiáng),而高濃度2 5、5 0 mg/L)組丙二醛含量表現(xiàn)為持續(xù)上升。脅迫1 d,≥0 5 mg/L組丙二醛含量顯著高于對(duì)照組(P<0 05),以1 0 mg/L組上升幅度最大。0 05、0 5、1 0 mg/L組丙二醛含量于脅迫7 d時(shí)有所下降,隨后又持續(xù)上升。脅迫15 d時(shí),除0 025 mg/L組外,各試驗(yàn)組丙二醛含量均顯著高于對(duì)照組(P<0 05),且與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)(r=0 918,P<0 05)。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),各試驗(yàn)組間丙二醛含量的差距逐漸增大,但組間規(guī)律未變。
2 4 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]組織蓄積量的影響
從表1可以看出,鉛在日本[XCZ67 tif,JZ]體內(nèi)的積累以鰓最多,肝胰腺次之,而卵和肌肉即使在5 0 mg/L鉛脅迫下僅有微量的蓄積。對(duì)照組在未添加外源性鉛脅迫的條件下,仍能檢測(cè)出微量鉛。鰓和肝胰腺中鉛含量與脅迫濃度之間均存在顯著的濃度效應(yīng)(P<0 05)。
3 結(jié)論與討論
3 1 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]免疫指標(biāo)的影響
鉛是一種不能降解且廣泛存在的重金屬污染物,其在生物體內(nèi)的富集會(huì)嚴(yán)重?fù)p害機(jī)體的免疫防御系統(tǒng),導(dǎo)致抗病力下降甚至死亡 [11-12]。當(dāng)生物體受到鉛等重金屬污染物時(shí),體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧( O-2[KG- 2]· ),造成機(jī)體的氧化損傷如酶蛋白失活、DNA斷裂等 [13]。超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶是防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶,可聯(lián)合清除活性氧自由基,防止過(guò)多的活性氧積存對(duì)機(jī)體造成氧化損傷 [14]。目前對(duì)抗氧化酶作為生物體氧化脅迫和損傷的標(biāo)志物已進(jìn)行了大量研究,但大多集中于銅、鋅、鎘等重金屬 [15-16],而關(guān)于鉛對(duì)海洋動(dòng)物免疫相關(guān)酶影響的報(bào)道相對(duì)較少。任虹等研究發(fā)現(xiàn) 5 0×10 -17~50×10 -10 mol/L鉛對(duì)扁玉螺(Neverita didyma)過(guò)氧化氫酶有微弱的激活作用 [17]。王凡等報(bào)道鉛脅迫下,牙鲆(Paralichthys olivaceus)過(guò)氧化氫酶活性變化表現(xiàn)為先抑制后增強(qiáng)再抑制 [18]。張紅霞等研究表明,鉛脅迫0 25 d時(shí),日本[XCZ67 tif,JZ]血淋巴超氧化物歧化酶活性呈顯著激活狀態(tài),隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減弱,鉛濃度≥2 5 mg/L試驗(yàn)組9 d后超氧化物歧化酶活性均顯著弱于對(duì)照組,但未檢出過(guò)氧化氫酶活性 [6]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,鉛脅迫對(duì)日本[XCZ67 tif,JZ]血清超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性呈現(xiàn)出明顯的“短期誘導(dǎo)、長(zhǎng)期抑制”的效應(yīng),且高濃度(≥2 5 mg/L)鉛的誘導(dǎo)作用在脅迫早期迅速出現(xiàn),低濃度(≤0 05 mg/L)鉛的誘導(dǎo)則需要相對(duì)較長(zhǎng)的暴露時(shí)間。鉛脅迫30 d,鉛濃度≥0 05 mg/L組2種酶活性均顯著弱于對(duì)照組,表明鉛的長(zhǎng)期脅迫使日本[XCZ67 tif,JZ]抗氧化能力下降。
丙二醛是機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的重要產(chǎn)物,可與蛋白質(zhì)的游離氨基作用,引起蛋白質(zhì)分子內(nèi)與分子間交聯(lián)而導(dǎo)致細(xì)胞損傷 [19]。Company等研究發(fā)現(xiàn),貽貝(Bathymodiolus azoricus)暴露在0 9 μmol/L 鎘溶液里24 h后,鰓中丙二醛含量顯著升高 [15]。本試驗(yàn)中,鉛濃度≤1 0 mg/L組丙二醛含量先升后降再升,而高濃度脅迫組丙二醛含量持續(xù)上升,表明一定程度的鉛脅迫可使日本[XCZ67 tif,JZ]抗氧化能力提高,減少丙二醛的產(chǎn)生,而低濃度鉛長(zhǎng)期脅迫或高濃度短期脅迫會(huì)破壞抗氧化系統(tǒng),導(dǎo)致機(jī)體清除自由基能力降低,過(guò)多的活性氧使脂質(zhì)過(guò)氧化程度加劇,丙二醛含量隨之增加。
本研究中,鉛脅迫30 d的日本[XCZ67 tif,JZ]超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性均與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著負(fù)相關(guān),以前者相關(guān)系數(shù)較大,且過(guò)氧化氫酶活性對(duì)鉛脅迫的響應(yīng)比超氧化物歧化酶活性略有滯后,而脅迫15 d的丙二醛含量即與鉛脅迫質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān),可將日本[XCZ67 tif,JZ]超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量的長(zhǎng)期變化作為鉛污染的生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
3 2 鉛脅迫對(duì)日本[XCZ68 tif,JZ]組織蓄積的影響
與銅、鎘等重金屬相比,鉛更易被某些海洋生物所累積,成為當(dāng)前威脅海洋食品安全的主要因素之一 [20]。本研究中的對(duì)照組在未添加外源性鉛脅迫的條件下,仍檢測(cè)出微量鉛,其中鰓和肝胰腺中的鉛含量超過(guò)或接近GB 2762—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)(0 5 mg/kg)。
趙元鳳等將牙鲆暴露于鉛環(huán)境中,其體內(nèi)鉛的蓄積量從多到少依次為內(nèi)臟>鰓>肌肉 [21];而王凡等發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)鉛脅迫處理后的櫛孔扇貝(Chlamys farreri)體內(nèi)的鉛蓄積量從多到少依次為鰓>內(nèi)臟>肌肉 [22]。本試驗(yàn)中,鉛在日本[XCZ67 tif,JZ]體內(nèi)的積累規(guī)律與櫛孔扇貝一致。鰓作為呼吸器官,與水體直接接觸,鉛較易進(jìn)入鰓上皮中,造成鰓中鉛含量迅速上升;而肝胰腺為重要的消化腺,積極地進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝,同時(shí)也較易蓄積外源性重金屬。王蘭等以體腔注射法對(duì)中華絨螯蟹(Eriocheir siensises)給予鎘脅迫,1 周后鎘主要積累在肝胰腺和鰓中,而卵巢與肌肉幾乎沒(méi)有積累。其所采用的體腔注射法,使鰓未與鎘直接接觸,所以試驗(yàn)結(jié)果中肝胰腺的鎘含量多于鰓 [23]。本研究發(fā)現(xiàn),即使在高濃度鉛脅迫下,日本[XCZ67 tif,JZ]卵和肌肉中仍僅有微量的蓄積,與前者報(bào)道規(guī)律相近。endprint
從本試驗(yàn)結(jié)果綜合來(lái)看,在GB 11607—1989《國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》上限水體(鉛濃度0 05 mg/L)中,日本[XCZ67 tif,JZ]超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性明顯減弱,且鰓和肝胰腺鉛含量超過(guò)了GB 2762—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn),這在養(yǎng)殖生產(chǎn)及水產(chǎn)品食用安全中不容忽視。高濃度鉛脅迫會(huì)造成日本[XCZ67 tif,JZ]免疫酶活性大幅減弱,可能會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖蟹的疾病暴發(fā)??蓪⑷毡綶XCZ67 tif,JZ]血清超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量以及鰓、肝胰腺鉛含量的長(zhǎng)期變化作為鉛污染的生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
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