水体中镉暴露对稀有鮈鲫氧化应激及组织学影响

摘要

本文以稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）为实验研究对象，以人工配制软水(35.72mg CaCO3/L)为水体，在水温（24.8±0.2）℃的条件下，探讨水体中镉(cadmium，Cd)暴露对稀有鮈鲫的氧化应激以及组织学影响。在实验室条件下进行了两个系列的实验。实验系列Ⅰ是Cd暴露的急性毒性实验:根据预实验结果设计出急性毒性暴露实验水体中含Cd浓度为0、2.50、2.86、3.26、3.72、4.23、4.83和5.50 mg/L，测定Cd对稀有鮈鲫96 h半致死浓度(96 h LC50)。实验系列Ⅱ是Cd暴露的亚急性毒性实验:参照实验系列Ⅰ得到的96 h LC50确定亚急性实验Cd的暴露浓度为0、5、15.27、45.83、137.5、412.5和1237.5μg/L。通过15d亚急性毒性实验，探讨不同浓度Cd对稀有鮈鲫的氧化应激及组织学影响。
　　由实验系列Ⅰ得到的主要结果如下:
　　在96 h急性毒性实验中，随着Cd浓度的升高稀有鮈鲫的死亡率明显升高，且死亡率与水体Cd浓度具有显著的线性正相关。运用SPSS软件的概率单位回归分析法，求得水体Cd对稀有鮈鲫的96 h LC50为2.75 mg/L。
　　由实验系列Ⅱ得到的主要结果如下:
　　1.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢丙二醛含量的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中丙二醛(MDA)含量均随着Cd浓度的升高而逐渐升高。
　　2.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢总抗氧化能力的影响稀有鮈鲫肝胰脏中总抗氧化能力(T-AOC)水平随着浓度的升高而逐渐升高;鳃和精巢中T-AOC水平随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。
　　3.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢超氧化物歧化酶活性的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中超氧化物歧化酶(SOD)活性均随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。肝胰脏和精巢的SOD活性随着Cd浓度的升高均在412.5μg/L浓度组达到峰值，然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势;鳃中SOD活性随着Cd浓度的升高在137.5μg/L浓度组达到峰值，然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势。
　　4.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢过氧化氢酶活性的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中过氧化氢酶(CAT)活性均随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。肝胰脏、鳃、精巢中CAT活性随着Cd浓度的升高分别在137.5μg/L，45.83μg/L，412.5μg/L浓度组达到峰值，然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势。
　　5.Cd暴露对稀有鮈鲫脑乙酰胆碱酯酶活性的影响在Cd暴露15天后，对照组和6个Cd处理组的脑乙酰胆碱酯酶(AChE)活性表现为:随着Cd暴露浓度的升高而呈下降的趋势，且15.27、45.83、137.5、412.5、1237.5μg/L浓度组与对照组相比均显著性下降(p＜0.05)，且最高浓度组与对照组相比，其抑制率达到61.5％。
　　6.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢、肾脏组织学结构的影响对照组肝细胞正常，呈多边形形状，核较大，染为深蓝紫色，清晰地出现于肝细胞中央，肝血窦较少且清晰可见，微血管中可见清晰的红细胞。其他浓度组经镉暴露均出现一定的病理特征，主要包括肝细胞空泡化，肝细胞形状失去原有形态，细胞肿胀，部分细胞核偏移，肝血窦增多，红细胞拥挤堵塞等现象。另外还发现肝脏病变（主要表现为空泡化）是由局部病变向周围扩散的方式进行的，而非均匀的整体病变，而且各暴露组病变程度几乎没有明显的浓度效应关系;对照组鳃丝和鳃小片结构完整，排列密集有序。鳃小片上有上皮组织，毛细血管等结构。15天不同浓度组镉暴露后，暴露组均表现出不同程度的相似的病症，主要包括鳃上皮层脱落，坏死，水肿，出血，鳃上皮细胞破裂，鳃小片融合，鳃小片弯曲变形等;对照组精巢由外膜和实质组成，对照组生精上皮中生精细胞排列有序，形态结构完整，管腔中无脱落的生精细胞。随着Cd2+浓度的增加和时间的延长，出现生精细胞排列紊乱、生精细胞与精子数量减少、精原细胞停止发育，且出现精巢卵细胞等组织病理学变化;对照组肾脏结构正常，镉暴露组肾脏出现造血组织松散，凌乱。肾小管失去原有形态，扭曲变形。肾小管上皮细胞损伤。肾小管腔萎缩变窄。肾小管之间空间变大，膨胀，疏松。
　　通过讨论得出以下结论:
　　1.与鱼类毒性分级标准及文献报道的多数鱼类比，水体中Cd对稀有觞鲫的96 h LC50属于高毒重金属范畴，表明Cd对稀有鮈鲫的毒性较大，且其毒性与水体硬度有关。
　　2.水体中Cd浓度与稀有鮈鲫氧化损伤程度呈显著正相关关系，因此提出可以将稀有鮈鲫MDA含量测定作为一项生物学指标用于水环境Cd污染的生物监测。
　　3.在Cd暴露下，稀有鮈鲫脑组织AChE活性反应较敏感，可以考虑作为一个生化指标间接地反映鱼类脑受重金属Cd毒害的程度。
　　4.稀有鮈鲫经Cd暴露之后，精巢在组织学和酶学方面得到了较为一致的结果，Cd对其精巢有明显的损伤作用。
　　5.受到镉的毒害之后鳃中抗氧化机制首先崩溃，因此鳃在本研究中经镉暴露后表现为最为脆弱的器官。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 镉(Cd)的性质及水环境中镉的来源

1．2 水环境中的镉

1．2．1 水环境中镉的存在

1．2．2 水环境中镉的溶解

1．3 鱼体内的镉

1．3．1 鱼体吸收镉的途径和方式

1．3．2 镉在鱼体内的蓄积与分布

1．4 镉对鱼类的毒性影响

1．4．1 对鱼类的急性致死效应

1．4．2 对鱼类繁殖和生长发育的影响

1．4．3 对鱼类神经功能行为的影响

1．4．4 对鱼类的氧化胁迫作用

1．4．5 对鱼类各组织结构和功能的影响

1．5 目的意义和实验对象

第2章 材料与方法

2．1 实验鱼来源和驯化

2．2 实验水体和实验毒物

2．3 实验方法

2．3．1 急性毒性实验

2．3．2 亚急性毒性实验

2．4 各项指标的测定和组织学方法

2．4．1 半致死浓度(LC50)

2．4．2 MDA含量，T-AOC水平，CAT和SOD以及AChE活性的测定

2．4．3 组织学方法

2．5 数据处理与分析

第3章 结果

3．1 水体Cd暴露对雄性稀有鮈鲫的急性毒性作用

3．1．1 稀有鮈鲫的中毒症状

3．1．2 稀有鮈鲫的急性致死效应

3．2 水体不同浓度Cd暴露对雄性稀有鮈鲫的亚急性毒性作用

3．2．1 稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢MDA含量的变化

3．2．2 稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢T-AOC水平的变化

3．2．3 稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢SOD活性的变化

3．2．4 稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢CAT活性的变化

3．2．5 稀有鮈鲫脑中乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的变化

3．2．6 稀有鮈鲫组织学结构的变化

第4章 讨论

4．1 Cd对雄性稀有鮈鲫的急性毒性影响

4．2 Cd对雄性稀有鮈鲫脑中乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响

4．3 Cd对雄性稀有鮈鲫生殖毒性的影响

4．4 Cd对雄性稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、肾脏结构和功能的影响

参考文献

图表

致谢

在校期间发表论文及参加课题