水體Hg2+對(duì)中華絨螯蟹毒性作用研究.pdf

1、中華絨螯蟹是年產(chǎn)值超過百億元的中國(guó)支柱水產(chǎn)養(yǎng)殖種類。汞是危害最嚴(yán)重的環(huán)境污染物之一。本研究以該蟹作為研究對(duì)象,綜合形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、毒理生態(tài)學(xué)的方法和技術(shù),輔以電鏡、生化酶學(xué)、微量元素分析等手段,旨在闡明水體Hg2+對(duì)該種動(dòng)物的毒性作用機(jī)制。全文由五章組成。
　　 第一章對(duì)國(guó)內(nèi)外水體重金屬對(duì)甲殼動(dòng)物毒性作用的相關(guān)研究的進(jìn)行了回顧和綜述,綜合報(bào)道了國(guó)內(nèi)外有關(guān)重金屬對(duì)甲殼動(dòng)物毒性作用研究的主要進(jìn)展,以及在研究?jī)?nèi)容、研究方法存

2、在的局限性,并提出本論文采取的技術(shù)路線。
　　 第二章研究了水體Hg2+對(duì)中華絨螯蟹扣蟹蛻皮、生長(zhǎng)和存活的影響及蟹體內(nèi)汞含量的分布情況。實(shí)驗(yàn)研究表明水體Hg2+對(duì)扣蟹24、48、72和96 h的LC50分別是0.6248、0.5716、0.5332和0.4423 mg/1。在0.00、0.01、0.05、0.10、0.20和0.30 mg/l水體Hg2濃度處理下,扣蟹的存活率、體重、增重率、蛻皮數(shù)和蛻皮率的變化趨勢(shì)趨于一致,均為

3、隨水體Hg2+濃度的增高而降低。汞暴露40天后,蟹體內(nèi)汞含量隨著水體Hg2+濃度的上升而上升,三種組織中汞含量為:鰓＞肝胰腺＞外骨骼,據(jù)此說明鰓和肝胰腺是該蟹類汞蓄積的主要器官。
　　 第三章研究了不同水體Hg2+濃度組(同第二章濃度處理)對(duì)中華絨螯蟹前鰓、后鰓和肝胰腺顯微和超微結(jié)構(gòu)的影響。0.01 mg/l Hg2+處理組蟹前鰓和后鰓組織結(jié)構(gòu)相比對(duì)照組都沒有出現(xiàn)顯著變化,隨水體Hg2+濃度的升高,鰓組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的病理變化,

4、且變化程度隨著水體Hg2+濃度的升高而加深,病理表現(xiàn)為:上皮細(xì)胞腫脹,鰓葉厚度增加,血腔減小,末端膨大,角質(zhì)膜出現(xiàn)波狀拱起,血細(xì)胞數(shù)目增加,鰓絲間分泌物大量出現(xiàn),鰓葉扭曲,末端首先壞死,隨后柱狀細(xì)胞開始破損解體,上皮層解體,整體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,鰓葉空泡化等。鰓超微結(jié)構(gòu)對(duì)Hg2+更加敏感,0.01 mg/lHg2+濃度組即出現(xiàn)一定的病理變化,隨著水體Hg2+濃度的逐漸升高,病理變化也逐漸加深,如角質(zhì)膜增厚,電子密度變得不均一;鰓腔內(nèi)出現(xiàn)顆粒

5、型血細(xì)胞和透明血細(xì)胞,線粒體"嵴"受損,上皮細(xì)胞開始與角質(zhì)層脫離,細(xì)胞質(zhì)空泡化,內(nèi)部出現(xiàn)染色較深的電子致密顆粒,上皮崩解,細(xì)胞原生質(zhì)部分松散,缺乏細(xì)胞結(jié)構(gòu)等病理變化。
　　 研究表明0.05 mg/l及以上的Hg2+濃度組對(duì)肝胰腺組織結(jié)構(gòu)影響顯著,表現(xiàn)為:肝小管R細(xì)胞數(shù)目增多,排列不規(guī)則,細(xì)胞之間相互擠壓,細(xì)胞核位置參差不齊,形成假?gòu)?fù)層柱狀上皮的結(jié)構(gòu);基膜形成波紋狀拱起并開始脫離上皮細(xì)胞,細(xì)胞腫脹,空泡化且空泡內(nèi)存在黑色物質(zhì),部

6、分細(xì)胞破裂,細(xì)胞物質(zhì)外流,上皮細(xì)胞變性解體,橫切面已經(jīng)完全喪失了正常的結(jié)構(gòu),基膜與細(xì)胞層之間形成較大的空泡,細(xì)胞崩解的碎片充斥管腔之中。電鏡觀察蟹肝胰腺在0.01 mg/lHg2+濃度組已經(jīng)出現(xiàn)病理變化,且病理變化隨著水體Hg2+濃度的升高而加深,具體的病理變化包括:線粒體內(nèi)部"嵴"結(jié)構(gòu)斷裂,出現(xiàn)空泡,核仁物質(zhì)濃縮,細(xì)胞質(zhì)空泡增多,細(xì)胞原生質(zhì)崩解,基膜增厚,疏松,細(xì)胞空泡化。
　　 第四章研究了水體Hg2+對(duì)中華絨螯蟹組織生化酶

7、和金屬硫蛋白的影響。肝胰腺和血淋巴超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、過氧化氫酶(CAT)以及丙二醛(MDA)的含量。結(jié)果表明肝胰腺和血淋巴超氧化物歧化酶隨著水體Hg2+濃度的升高呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì),兩種組織中的SOD活性最高值分別出現(xiàn)在0.05和0.01 mg/l Hg2+處理組,為15.91和260.12U/mg蛋白。
　　 肝胰腺GPX和血淋巴GPX活性變化趨勢(shì)有所不同,隨著水體Hg2+濃度的

8、升高,肝胰腺GPX活力先上升,后下降,0.01 mg/l Hg2+處理組酶活力位13.13U/mg蛋白,為最大值;而血淋巴GPX活力則持續(xù)下降。
　　 肝胰腺和血淋巴內(nèi)的CAT活性在不同Hg2+濃度處理組的變化情況較為相似,隨著水體Hg2+濃度的升高呈現(xiàn)"高-低-高’’的變化趨勢(shì),酶活力的最高值均出現(xiàn)在0.05 mg/l Hg2+處理組。
　　 丙二醛是脂質(zhì)過氧化作用的產(chǎn)物之一。本實(shí)驗(yàn)中,肝胰腺和血淋巴丙二醛含量都是隨著

9、水體Hg2+濃度的上升而升高,表明水體Hg2+誘發(fā)體內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)逐步加劇。
　　 中華絨螯蟹鰓鈉鉀三磷酸腺苷酶(Na+K+-ATPase)、鈣鎂三磷酸腺苷酶(Ca2+-Mg2+-ATPase)活力隨著水體Hg2+濃度的上升而下降,0.30mg/l Hg2+處理組兩種ATPase活力分別下降到1.78和1.89 gmol Pi/mg蛋白,僅相當(dāng)于對(duì)照組酶活力的1/3左右,表明鰓的功能受到顯著影響。
　　 水體Hg2+對(duì)

10、肝胰腺消化酶中的類胰蛋白酶、胃蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶活性均有不同程度的抑制,且Hg2+濃度越高,抑制作用越明顯。然而,Hg2+對(duì)脂肪酶活性則有濃度依存的增強(qiáng)作用,低濃度增強(qiáng)高濃度抑制其酶活力。
　　 水體Hg2+對(duì)肝胰腺代謝酶活力的影響方式為:隨著Hg2+濃度的增高,肝胰腺谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)不斷下降;而酸性磷酸酶(ACP)和堿性磷酸酶(AKP)活力則呈現(xiàn)出呈先增加后減少的變化趨勢(shì)。
　　 水體H

11、g2+對(duì)血淋巴代謝酶活力的影響方式為:隨著Hg2+濃度的增高,四種選定的代謝酶谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、酸性磷酸酶(ACP)和堿性磷酸酶(AKP)均呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)。
　　 Sephadex G-75凝膠柱的結(jié)果顯示,水體Hg2+誘導(dǎo)中華絨螯蟹肝胰腺內(nèi)金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)合成分子量20,000和11,000左右的金屬硫蛋白峰。采用血紅蛋白/鎘飽和法,測(cè)定不同Hg2+濃度

12、處理下,肝胰腺金屬硫蛋白(MT)含量。結(jié)果表明:0.01 mg/l Hg2+處理組已誘導(dǎo)金屬硫蛋白合成,隨著水體中Hg2+濃度的增高,0.10 mg/l Hg2+MT含量時(shí)達(dá)到峰值。
　　 綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,水體Hg2+對(duì)中華絨螯蟹的毒性作用機(jī)制可認(rèn)定為:水體Hg2+主要由鰓吸收進(jìn)入血淋巴,并主要在鰓和肝胰腺為主的組織器官內(nèi)積累,當(dāng)Hg2+隨著血淋巴到達(dá)全身各處時(shí),首先對(duì)機(jī)體的酶和生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響,隨著Hg2+濃度