重金属对贝类毒性效应研究进展.docx

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重金属对贝类毒性效应研究进展

重金属对贝类毒性效应的研究进展

摘要本次研究重金属对贝类毒性效应，其中包括镉和汞对贝类的毒性效应。

研究表明，镉对贝类重金属镉能够诱导SOD、CAT、GSH-PX三种氧化酶的活性上升,而胁迫时刻超过必然范围后,三种酶活性均会逐下降。

在研究镉对贝类的毒性影响时，主要着重抗氧化酶系活性的影响和免疫功能的探索。

探明了金属硫蛋白、超氧化物歧化酶和溶菌酶基因的表达对Cd、Hg、弧菌复合胁迫的响应情形；检测了Cd、Hg致使的血细胞损伤，初步阐明了四角蛤蜊对Cd、Hg胁迫的响应机制。

关键词重金属抗氧化酶系统胁迫免疫

AbstractThestudyonthetoxiceffectofheavymetalinshellfish,includingthetoxiceffectsofcadmiumandmercuryonshellfish.Researchshowsthattheriseofshellfish,cadmiumcadmiumcaninduceSOD,CAT,GSH-PXthreekindsofenzymeactivity,andthestresstimeexceedsacertainrange,threekindsofenzymeactivitywilldecline.Inthestudyofeffectsofcadmiumonshellfishtoxicity,exploretheeffectsandimmunefunctionismainlytheactivityofantioxidantenzymes.Provenmetallothionein,superoxideandlysozymegeneexpressioninresponsetoCd,Hg,Vibriocompositestress;detectionofbloodcellinjury,causedbyHgCd,theresponsemechanismoffourtoCd,clamHgstress.

KeywordsHeavymetalAntioxidantenzymesystemCoercionImmune

1.镉对贝类毒性效应的研究进展

镉胁迫对贝类抗氧化酶系活性的影响

取经重金属镉胁迫实验后的青蛤血清,用于超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性测定。

1.1.1过氧化氢酶（CAT）活性测定

过氧化氢酶（CAT）活性采用钼酸铵中止法,以每毫升血清或每毫克组织蛋白每秒钟分解1μmol的H202的量为一个活力单位。

1.1.2超氧化物歧化酶（SOD）活性测定

超氧化物歧化酶（SOD）活性测定原理为:

通过利用黄嘌呤/黄嘌吟氧化酶体系生成超氧化物阴离子。

加入发色基团,发色基团可被由上述体系产生的氧化物阴离子还原成为水溶性的黄色甲染料,如此SOD活性通过抑制发生基团的还原来测定。

在本反映体系中SOD抑制率达50%时所对应的酶量为一个SOD活力单位。

1.1.3受到镉胁迫后氧化酶的活性转变

受到镉胁迫后,青蛤血清和肝脏中的抗氧化酶SOD、CAT和GPx

的活性可在短时刻内达到峰值,这表明Cd在青蛤体内富集能对机体造成氧化压力,同时有大量活性氧产物的产生,这种刺激能使青蛤体内迅速合成抗氧化酶,来进行清除和转运活性氧产物。

以后随着暴露时刻的延长,抗氧化酶系活力整体逐渐下降,即青蛤清除活性氧、抵御外环境损伤的能力降低。

在个别时刻点,实验组酶活力显著低于对照组,表明现在抗氧化酶活力受到了抑制。

贝类处于对逆境胁迫具有高易感性的不稳固状态,此机会体的免疫系统受到破坏而易于蒙受来自外界的病害。

1.1.4谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性测定

谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）能够催化GSH产生GSSG,而谷胱甘肽还原酶能够利用NADPH催化GSSG产生GSH,通过检测NADPH的减少量就可以够计算出谷胱甘肽过氧化物酶的活力水平。

规定为每血清在37°C反映5分钟,或每毫克蛋白质,每分钟扣除非酶反映的作用,使反映体系中GSH浓度降低lumol/L为一个酶活力单位。

镉胁迫对贝类免疫活性的影响

1.2.1贝类的免疫防御机制

软体动物具有体液免疫和细胞免疫功能，体液免疫系统由溶酶体酶，凝集素和抗菌肽等组成。

细胞免疫在贝类免疫进程中起着主要作用.血细胞的吞噬作用是整个防御系统最主要的进程，由识别，粘连，摄取，破坏和清除外源细胞等不同阶段组成。

贝类血细胞在营养物质的转运，伤口修复，去除代谢产物或污染物等方面起着重要作用。

贝类血细胞能够细分为两种主要类型：

透明细胞和颗粒细胞。

颗粒细胞主要负责吞噬作用，它们又能够分为噬酸性颗粒细胞，噬碱性颗粒细胞和中性颗粒细胞。

贝类血细胞能够利用溶酶体酶和呼吸暴发吞噬外源细胞和颗粒。

贝类血细胞对特定刺激的呼吸暴发反映与哺乳动物的噬菌细胞类似。

1.2.2镉对贝类免疫功能的影响

贝类血细胞具有多种重要作用，如伤口和贝壳损伤的修复，消化，排泄和内部防御功能。

在细胞免疫反映中，血细胞的吞噬作用是抵御病原体和外源物质的主要防御办法。

因此，对血细胞的毒性作用会潜在地影响这些动物的生存。

在Cd污染胁迫下，通过弧菌刺激以后，其血细胞数量会有所增加。

血细胞活力的增加或减少与免疫系统的紊乱有关，或说是镉通过毒性效应致使免疫系统的调节。

1.3镉对贝类的细胞毒性效应

1.3.1影响溶酶体膜稳固性

在贝类细胞免疫反映中，血细胞的噬菌作用是贝类抵御病原体和外来物的主要防御办法。

溶酶体在双壳贝类的免疫反映中发挥了重要的作用：

激活血细胞的吞噬作用，释放水解酶类降解外来物质。

但在镉等重金属离子的作用下，会引发贝类消化腺细胞溶酶体的肿胀和溶酶体膜稳固性的下降。

溶酶体膜的转变可能会致使其内部的水解酶类意外释放到细胞质内，从而对细胞本身造成损伤。

1.3.2致使过氧化物酶体增生

过氧化物酶体是细胞质内常见的细胞器，参与了脂质和活性氧自由基的代谢进程。

过氧化物酶体增生被以为是有重金属胁迫下的一种特殊的标志物。

过氧化物酶体增生一般是指过氧化物酶体体积和数量的增大。

2.汞对贝类毒性效应的研究进展

贝类在汞胁迫下的体液免疫

抗氧化酶有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽（GSH）和酚氧化酶（P0）等。

超氧化物歧化酶可清除02'—和'OH而生成份子氧和H202。

Fridovich（1998）指出双壳贝类的细胞质和细胞核中存在有Cu或Zn二聚体的形式的超氧化物歧化酶,线粒体中还有一种超氧化物歧化酶以Mn四聚体存在。

Jones（1981）研究得出存在于过氧化物酶体中的过氧化氛酶含有亚铁血红素，可将H202还原为分子氧和水。

Mannervik（1985）研究得出谷胱甘肽过氧化物酶含有Se,其作用为利用谷胱甘肽作为底物解毒多种过氧化物。

谷胱甘肽的功能是作为酶促反映的底物或以非酶促反映的方式直接结合来消除活性氧。

3.重金属污染对双壳贝类毒性作用研究

贝类对重金属污染物生物富集作用的研究

研究重金属污染对贝类的生态毒理效应主要从细胞、器官、个体、种群、群落和生态系统六个层次来进行生物体因受环境污染影响，在受到严峻损害前，不同生物学水平上（分子、细胞、个体等）表现出来的异样化信号指标被叫做生物标志物。

应用于重金属污染研究的生物标志物有:

生物富集作用,生化反映，细胞结构分析，生理学特征，（zaroogian&Jaekim,2000;MatozZOetal2001;Koukouzika&Dimitriadis,2005;Rheeetal.,2007;Munari&Mistri,2007）。

初期普遍应用的生物标志物主如果生物污染物富集量调查,随着生物化学、细胞生物学!

免疫学和分子生物技术在生态毒理研究的应用和进展，环境污染物和生物大分子（蛋白、酶和核酸）的彼此作用成了研究的热点。

关于海域重金属污染胁迫下，海洋生物细胞内金属硫蛋白诱导、氧化损伤、细胞毒理反映!

溶酶体改变、免疫受损和DNA加合物生成的研究工作迅速普遍开展，有些特殊的未知蛋白被发觉、提纯并作为重金属污染生物标志物而应用（Barkaetal.,2001）。

重金属胁迫诱导贝类金属硫蛋白生成的研究。

MT是一类低分子量,富含半肤氨酸，能大量结合金属离子的蛋白质，其主要生理功能是参与微量元素的贮存、运输、代谢和对重金属进行解毒和清除氧自由基。

MT由于具有对重金属结合的特异性和高效性，在贝类重金属污染研究中被普遍应用。

Baudrimont"tal.（2003）在进行河蛆Cobiculaj7aminca受海区现场Cd和Zn暴露后的净化研究中，发觉金属硫蛋白是一个超级重要指标。

Geffard"tal.（2003）以为金属硫蛋白相对于别的生理参数，对重金属污染更敏感。

Amiard一Triquetetal,（2998）以为，在海洋生物受到Cd污染胁迫时，金属硫蛋白是第一步参与代谢和解毒的生物大分"Silvestreotal。

（2005）以为Cd暴露珠生甲壳类能诱导产生并结合金属硫蛋白,生成无毒的CdMT复合物并贮存在组织里。

Gefl妞rdetal.,（2005）以为金属硫蛋白对重金属的响应具有组织特异性，双壳贝类的消化腺作为重金属代谢和贮存的重要组织,被用来选作金属硫蛋白研究的目标组织。

Langstonetal.（1998）以为把金属硫蛋白的诱导，作为重金属暴露后生化反映的指标进行研究，要考虑到其它生物的或非生物的因素对金属硫蛋白水平的影响。

贝类受重金属胁迫后体液免疫反映的研究

体液免疫作为双壳贝类一个超级重要的免疫防御手腕，对于识别异己、参与异物清除和免疫调节等意义重大，主要的体液因子有:

水解酶、氧化酶、凝集素、抗菌肚和神经内分泌激素等。

酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶，是动物体内参与免疫防御的重要水解酶，重金属的胁迫能够对溶酶体产生迫害作用，使之大小、数量和膜通透性发生改变,同时增强吞噬作用和释放大量的水解酶类。

Winston&DiGiuli。

（1991）以为生物体内富集过量的重金属会诱导产生活性氧产物（ROS，包括02一、HZO:

和.OH等），从而致使机体的氧化损伤（如氧化多不饱和脂肪酸致使脂质过氧化或DNA损伤）。

现在抗氧化防御系统会在清除活性氧自由基，抵御氧化损伤等方面发挥作用。

酚氧化酶是一种具有氧化活力的铜蛋白酶，作为酶类氧化蛋白酶之一，在双壳贝类的防御系统中扮演了相当重要的角色。

重金属污染对贝类氧化损伤的研究

双壳贝类的氧化损伤主要表现为脂质过氧化和DNA链断裂。

脂质过氧化反映是发生在细胞双分子膜上的一种能够不断加合重复的化学反映，氧自由基将不饱和脂肪酸氧化为脂自由基，脂自由基能够和分子氧反映生成脂质过氧化物，并和其它的脂肪酸不断反映生成更多的脂自由基和脂质过氧化物。

很多学者在研究重金属对双壳贝类毒性损伤时，实验中关注了贝类受损伤的组织不同性（鳃、外衣膜、消化腺和斧足等）。

Chingetal.（2001）以为贝类DNA损伤是一种典型的氧化损伤，一般是由过量自由基引发的,能够用来评估污染物的遗传毒性。

Pachecoetal.（2005）用微核实验方式研究发觉Pb胁迫后双壳贝类的DNA单链断裂程度在低浓度下比高浓度下严峻，并以为这是机体防御反映的开端。

重金属污染对贝类细胞结构损伤的研究

污染物对细胞的损伤，能够表现为细胞结构和功能的改变。

研究污染物与细胞结构和功能损伤的关系，不仅能够阐明污染物迫害作用的本质，而且还能够评价污染物的有害性效应，初期预警污染物对生态系统的影响。

nDyk（2007）从组织学水平上研究了Cd和Zn对南非莫桑比克罗非鱼Oreochromismossambicus的毒性效应，研究中将受重金属胁迫后肝脏细胞组织学转变按照形态特征分为0一4共5个品级,Cd和Zn对莫桑比克罗非鱼口.mossambicus肝脏细胞组织学损伤主要包括细胞空泡化和透明化!

细胞内有严峻的脂质堆积、细胞肿胀卷曲和血管充血肿胀等。

另外细胞结构的损伤还能够通过电子显微镜从细胞超显微结构上来观察。

Domouhtsidou&Dimitriadis（2000）提出重金属暴露不但影响了紫贻贝Mgalloprovincialis组织的整体形态,而且致使消化细胞内残余小体的融合，糙面内质网的破裂或空泡化和嗜碱性细胞内颗粒的增加。

另外，还在鳃内发觉了鳃丝的融合。

AbdAllah&Moustafa（2002）研究发觉，重金属污染能够致使前鳃动物Nerila:

:

鳃、消化腺和外衣膜等组织超显微结构的损伤。

比如在贝类消化细胞的超微切片内,发觉有许多体积增大的高电子密度囊泡和颗粒，而这些结构被以为是贮存已经消除毒性的重金属的部位。

Domouhtsidou&Dimitriadis（2003）用半定量的方式评估了重金属胁迫后光学显微镜下的紫贻贝对galloprovinoialis细胞组织病理学改变,用形态气宇细胞学测定了电子显微镜下细胞形态的转变，如气宇紫贻贝Mgalloprovincialis鳃高密度上皮细胞的体积大小，受胁迫后肿胀的细胞器体积转变等。

重金属污染对贝类细胞溶酶体损伤的研究

双壳贝类的血细胞，专门是溶酶体，可能积累了很高浓度的重金属（Bordinetal.,1996）。

研究报导，包括有机和重金属污染物在内的多种肋、迫作用，都会引发贝类消化细胞溶酶体的肿胀和溶酶体膜稳固性的下降（eajaravilleetal.,1995:

Mooreetal.,2006）。

溶酶体膜的转变可能会致使其内部的水解酶类释放到细胞质内，从而对细胞本身造成损伤（Loweetal.,1995）。

溶酶体膜稳固性衡量（LMS）在水质监测中被以为是在所有推荐的生物标志物中最为可信的标志物之一（UNEP,1997），（MooreelaZ.,2007）。

研究发觉,贻贝和牡砺暴露于重金属一段时刻后，其溶酶体膜稳固性会降低，因此溶酶体膜稳固性成为衡量细胞损伤的常常利用指标（Regoli,1998;Ringwoodetal.,2004）。

Koukouzikaetal.,（2005）运用显微生物化学方式镜检溶酶体内水解酶的转变，来评估溶酶体的完整性和溶酶体膜的稳固性，从而指征溶酶体的形态病理转变和生化反映。

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