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【Cu2+\Hg2+对泥鳅超氧化物歧化酶活性的影响】超氧化物歧化酶偏高的原因

发布时间:2019-02-23 04:41:55 影响了:

  摘要:研究了Cu2+和Hg2+ 2种重金属离子对泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)体内超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,并比较了肝脏和肾脏组织中SOD活性的差别。在实验室条件下,将泥鳅置于不同质量浓度的Cu2+(1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mg/L)及Hg2+(0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mg/L)溶液中,分别测定染毒24、48、72 h后,泥鳅肝脏和肾脏组织中SOD的活性。结果表明,Cu2+和Hg2+对泥鳅肝脏和肾脏组织中SOD活性的影响相似,低浓度的Cu2+和Hg2+对泥鳅肝脏和肾脏中SOD活性有诱导作用;高浓度的Cu2+、Hg2+则使组织中SOD活性降低,随着时间的延长,高浓度组的抑制作用更加明显。
  关键词:重金属;泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus);SOD;浓度
  中图分类号:S949;X503.225文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)13-2710-03
  
  Effects of Cu2+ and Hg2+ on Superoxide Dismutase Acticity in
  Misgurnus anguillicaudatus
  
  YANG Hong-chao,WU Yan-li
  (Department of Life Science, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, Henan, China)
  
  Abstract: The effects of Cu2+ and Hg2+ on activity of superoxide dismutase(SOD) were detected in liver and kidney of Misgurnus anguillicaudatus; and the differences of SOD activity between liver and kidney were compared. M. anguillicaudatus was exposed to different concentration solutions with Cu2+(1.00, 1.50, 2.00, 2.50, 3.00 mg/L)or Hg2+(0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 mg/L) under laboratory conditions; and the tissue SOD activity was detected after 24, 48, and 72 hours. It was found that the SOD activity showed similar tendency when exposed to Cu2+ or Hg2+ in liver or kidney. SOD activity was induced when exposed to the low concentration of heavy metals, while suppressed in high concentration of heavy metals. The inhibition effect of high concentration was more and more severe with the prolongation of time.
  Key words: heavy metal; Misgurnus anguillicaudatus; SOD; concentration
  
  近年来,由于工业的发展,大量含重金属的废水被直接或间接排入江河湖泊,水环境污染日益严重[1],铜和汞是水环境中常见的重金属污染物,在有机体中有累积作用,并具有器官和组织毒性[2,3]。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)是机体防御过氧化损伤系统的关键酶之一,其活性变化在一定程度上可反映污染物对生物体的影响,是一类敏感的分子生态毒理学指标[4,5]。
  泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)属鲤形目(Cypriniformes)鳅科(Cobitidae)花鳅亚科(Cobitinae),是我国常见的经济鱼类。以泥鳅为对象,研究在不同质量浓度的Hg2+、Cu2+影响下,不同暴露时间其肝脏和肾脏组织SOD活性的变化,从而了解重金属离子对水生动物SOD的影响及其产生的生化毒害作用,以期为进一步探讨重金属污染对水生动物的毒害机理积累科学资料,为淡水鱼的养殖生产提供理论依据。
  1材料与方法
  1.1供试材料
  实验所用泥鳅为购自河南省商丘310农贸市场的泥鳅成体,平均体长15 cm,平均质量25 g。
  1.2实验方法
  1.2.1饲养条件购买的泥鳅在实验室水缸中先暂养7 d,所用水为曝气48 h的自来水,pH值7.2~7.4,水温16 ℃以上,暂养期间泥鳅活动正常,无病,死亡率小于5%。实验前1 d停止喂食,选择身体健康、反应敏捷、大小基本一致的泥鳅用于实验。
  1.2.2染毒采用静水法对泥鳅进行染毒[6]。在预实验的基础上,分别设置0.05、0.10、0.15、0.20和0.25 mg/L 5个Hg2+质量浓度,1.00、1.50、2.00、2.50和3.00 mg/L 5个Cu2+质量浓度。将泥鳅随机分为10个染毒实验组,每组30尾,分别暴露在以上10种溶液中。饲养容器为20 L的玻璃缸,每24 h更换1次相同质量浓度的实验液,实验期间水体其他环境与驯养环境相同,不投饵,随时清除死泥鳅和排泄物。实验设置1个空白对照组,不添加Hg2+、Cu2+。
  1.2.3酶样的制备分别于染毒后24、48和72 h采样,每次每组随机取泥鳅5尾,解剖后取出肝、肾脏置研钵内,称取质量,然后加入预冷的0.05 mol/L的磷酸缓冲液(pH值7.8),用组织研磨器磨成匀浆,定容到1 mL刻度离心管中,于4 ℃、3 000 r/min离心10 min,上清液即为SOD酶粗提液,分别测定各上清液体积并记录。
  1.2.4SOD活性的测定采用抑制NBT光化还原的方法[7]测定SOD活性。
  1.3数据处理
  实验数据采用平均数±标准差(n=3)表示,进行单因素方差分析(ANOVA),各实验组与对照组之间的两两比较采用最小显著差数法(LSD法),P<0.05时为差异显著,P<0.01时为差异极显著。
  2结果与分析
  对照组实验结果表明:在不添加Hg2+、Cu2+的情况下,泥鳅的SOD活性分别为肝脏(463.68±19.60) U/(g・h),肾脏(1 684.39±53.50)U/(g・h),且暴露后24、48和72 h SOD活性没有显著差异。
  2.1Cu2+对泥鳅肝脏和肾脏SOD活性的影响
  由图1可见,处理24 h,1.00~2.00 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性被诱导,其中1.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性升高极显著(P<0.01),2.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性稍有增高(P>0.05);而2.50和3.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性则均被抑制。处理48 h,1.00和1.50 mg/L染毒组SOD活性仍高于对照组,但已呈下降趋势;而2.50和3.00 mg/L染毒组SOD活性下降则达到极显著水平(P<0.01)。处理72 h,1.00 mg/L染毒组SOD活性与对照组无显著差异,其他染毒组SOD活性均显著或极显著降低(P<0.05或P<0.01)。可见低浓度的Cu2+在一定时间内对泥鳅肝脏SOD活性具有显著或极显著的诱导作用(P<0.05或P<0.01),但随着处理时间的延长,泥鳅肝脏SOD活性由被诱导逐渐变为被抑制;高浓度的Cu2+抑制泥鳅肝脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文   处理时间为24 h时,1.00 mg/L染毒组泥鳅肾脏SOD活性略高于对照组,其余4个处理浓度SOD活性均显著或极显著低于对照组(P<0.05或P<0.01);处理48 h后,各染毒组肾脏SOD活性均极显著低于对照组(P<0.01)。可见,Cu2+浓度对泥鳅肾脏SOD活性没有明显的诱导作用,处理时间越长,SOD活性越低。
  2.2Hg2+对泥鳅肝脏和肾脏SOD活性的影响
  由图2可见,处理24 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性被诱导,但升高不显著(P>0.05);而0.10~0.25 mg/L染毒组肝脏SOD活性则均被抑制,其中0.20和0.25 mg/L染毒组SOD活性被抑制达到极显著水平(P<0.01)。处理48 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性仍略高于对照组,但已呈下降趋势;0.10~0.25 mg/L染毒组肝脏SOD活性均低于对照组,且0.15~0.25 mg/L 3个染毒组SOD活性显著或极显著低于对照(P<0.05或P<0.01)。处理72 h,各染毒组SOD活性均被抑制(P<0.01)。总的来说,低浓度Hg2+在短时间内对泥鳅肝脏SOD活性具有一定诱导作用;高浓度的Hg2+抑制泥鳅肝脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
  处理24 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肾脏SOD活性略高于对照组(P>0.05),其余4个处理浓度SOD活性均低于对照组,且0.15~0.25 mg/L 3个染毒组活性降低达到极显著水平(P<0.01)。处理48 h和72 h,0.10~0.25 mg/L 4个染毒组肾脏SOD活性均极显著低于对照组(P<0.01),且均呈下降趋势。综上,Hg2+对泥鳅肾脏SOD活性没有明显的诱导作用;高浓度的Hg2+抑制泥鳅肾脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
  3讨论
  SOD广泛存在于生物体内,对生物体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用,其功能是将O2ˉ歧化为H2O2和O2,是生物体防御内、外环境中超氧离子对生物体侵害的重要酶,能够很灵敏地反映外界对生物体的损伤,SOD清除O2ˉ的能力与SOD的含量和相对活性有关。研究表明,在其耐性限度内,随着重金属离子浓度的增加,SOD活性会被诱导;当超过它的耐性阈值时,SOD的活性通常会受到抑制[8-10]。
  本实验表明,泥鳅肝脏、肾脏SOD活性随重金属离子质量浓度和时间的变化表现出明显的时间和剂量效应。当Cu2+质量浓度低于2.00 mg/L或Hg2+的质量浓度低于0.10 mg/L时,泥鳅肝脏SOD活性被诱导;当Cu2+的质量浓度低于1.00 mg/L或Hg2+质量浓度低于0.05 mg/L时,肾脏SOD活性被诱导。肝脏或肾脏SOD活性在高于以上质量浓度的染毒组中则受到抑制,抑制作用随着染毒时间的延长和浓度的增高而增强。低浓度的Cu2+、Hg2+胁迫时,SOD活性出现一定的“毒物兴奋效应”[11],泥鳅体内产生过量的O2ˉ,诱导泥鳅SOD活性提高;但当处理浓度过大,时间过长时,泥鳅体内产生大量的O2ˉ,超过泥鳅体的SOD清除能力,就会对组织细胞造成损伤,影响泥鳅的正常生理活动,使SOD活性降低和丧失,甚至导致细胞死亡。
  比较Hg2+和Cu2+对泥鳅不同组织的SOD活性的影响,在相同的处理时间,Hg2+对同种组织SOD活性的抑制作用强于Cu2+,由此可初步判断,Hg2+的毒性比Cu2+的毒性大。但重金属对鱼类的毒性还受水环境中许多物理、化学以及生物因素的影响,包括pH、无机阴离子、水的硬度、其他金属离子、络合物等[12,13],如水的硬度可以降低某些重金属的毒性;而在弱酸性条件下(pH值5~6),某些重金属的毒性会增强[14]。在人工培养液或天然水体中,重金属的形态和数量都不是单一或固定不变的,重金属间还可能存在协同作用或拮抗作用。此外,不同的鱼类对金属离子的毒性反应程度可能有变化,在鱼生长的不同阶段和不同季节,SOD的活性也会不一样,也不能排除鱼类本身体内含有多种重金属对实验结果造成的影响。
  在各处理条件下,肝脏和肾脏SOD活性对重金属离子敏感性存在一定的差异,表现在低浓度的Cu2+(1.00 mg/L)和Hg2+(0.05 mg/L)胁迫下肝脏的SOD活性被诱导程度大于肾脏,这表明,泥鳅肝脏中SOD活性的敏感性高于肾脏。这可能是由于肾脏和肝脏的生理功能不同所致,肝脏是鱼体的主要解毒器官,能将进入体内的毒物在肝脏内氧化、还原或水解,将毒物转化成为无毒或低毒易溶的代谢物排出体外,该过程中会产生大量的O2ˉ,因而肝脏中SOD的活性较高[15];而肾脏几乎没有解毒功能,因此其SOD的敏感性要低得多。
  
  参考文献:
  [1] COLBORN T,VOM SAAL F S,SOTO A M. Developmental effects of endocrine-disrupting chemicals in wildlife and humans[J]. Environ Health Per spect,1993,101(5):378-384.
  [2] 贾秀英. 四种重金属对泥鳅幼鱼呼吸强度的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版),2001,27(5):556-558.
  [3] 朱毅,张瑞涛. 砷、铜、苯酚对鲤鱼(Cyprinus carpio Linn.)的联合毒性研究[J].应用与环境生物学报,2001,7(3):262-266.
  [4] ZENG Y W,SHEN S Q,LI Z C,et a1. Ecogeographic and genetic diversity based on morphological characters of indigenous rice(Oryza sativa L.) in Yunnan, China[J]. Genetic Resources and Crop Evolution,2003,50(6):567-577.
  [5] 徐立红,张甬元,陈宜瑜. 分子生态毒理学研究进展及其在水环境保护中的意义[J]. 水生生物学报,1995,9(2):171-185.
  [6] 周永欣,章宗涉. 水生生物毒性试验方法[M]. 北京:农业出版社,1989.75-156.
  [7] STEWART R R C, BEWLEY J D. Lipid peroxidation associated with accelerated aging of soybean axes[J]. Plant Physiology,1980,65(2):245-248.
  [8] 赵元凤,吕景才,宋晓阳,等. 镉污染对鲢鱼超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的影响[J]. 农业生物技术学报, 2002,10(3): 267-271.
  [9] 焦传珍. 铈对镉染毒泥鳅肝胰脏中超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性的影响[J]. 水产学报,2009,28(12):786-788.
  [10] 李伟民,尹大强,胡双庆,等. 氯代硝基苯胺对鲫鱼(Carassius auratus)血清抗氧化酶的影响[J]. 环境科学学报, 2002, 22(2):236-240.
  [11] STEBBING A R D. Hormesis――the stimulation of growth by low levels of inhibitors[J]. The Science of the Total Environment, 1982,22(3):213-234.
  [12] 刘欣梅,项黎新,邵健忠, 等. 重金属诱导细胞凋亡的分子机制[J]. 细胞生物学杂志,2004,26(3):235-240.
  [13] 刘学忠,郑志高,王捍东, 等. 金属硫蛋白生物学功能研究进展[J]. 畜牧兽医杂志,2004,23(2):19-21.
  [14] 曹剑辉,马广智,方展强. 镉对草鱼鳃和肝组织超氧化物歧化酶的影响[J]. 水利渔业,2004,24(1):9-11.
  [15] 赵红霞,周萌,詹勇,等. 重金属对水生动物毒性的研究进展[J]. 中国兽医杂志,2004,40(4):39-41.
  
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