（水产养殖专业论文）重金属（铜、锌和汞）对中华倒刺鲃生物毒性效应的研究.pdf

两南人学硕士学位论文中文摘要 重金属( 铜、锌和汞) 对中华倒刺盍巴 生物毒性效应的研究 水产养殖专业硕士研究生何志强 指导教师郑永华副教授 摘要 重金属箨为一类主要的污染物其对鱼类戆毒害作用，已翳益受到入街的关注。謇前人 们对许多外源性化学物的单一毒性已有较多的了解，但对于环境中存在的多种污染物的联 合毒性诈髑及其机理则认识的较少。本试验采用体长建4 。5 5 。6 e m 豹中华恻刺鳃作为受试 对象，以熏金属铜、锌、汞作为污染物米研究其对中华倒刺啻巴的生物毒性效应，包括单因 子急性毒性试验、联合急性毒性试验和皿急性毒性试验，其中亚急性毒性试验则是研究污 染物在较长的时间内对鱼体体内酶类和飙蛆的影响。试验结柒表明： l 。单因子急性毒性试验 采心静水染毒法，得出重金属铜、锌和汞对中华倒刺鳃的9 6 h 半致死浓度分别为 o 5 3 4 n l g l 、l o 。1 3m g l 和o 1 4 l 避g l ，安全浓度分别为o 。0 5 3 糊岁l 、1 0 1 3 理皿和o 。0 1 4 m g l ，其毒性大小为：h 矿+ c u 2 + z n 2 + 。并且其半致死浓度随着受试时间的增长而呈现 下降的趋势。 2 联合急性毒性试验 在单一急性毒性试验的基础上，进行c u 2 + 一h 矿+ 、c u 2 + 一2 麓2 + 、h 矿+ 一2 r n 2 + 三个组合的 联合急性毒性试验。用9 6 h 【5 0 ( 半致死浓度) 作为1 个毒性单位，本试验设6 个浓度梯度且 各处理组的毒性总和都为l 。试验结果表明，c u 2 + 一z i l 2 + 、z l p h 9 2 + 对的联合毒性效应均 为增毒作溺，而c 珏2 + 一h 矿中华倒刺鲤的毒性效应在c 珏2 + ：壬董矿为o 2 ：o 8 时为接抗作麓， 在比值为0 4 ：0 6 时为相加作用，随着c u 2 + 比例的增加其毒性效应表现为增毒作用。 3 亚急性毒性试验 取9 6 h 半致死浓度的5 、l o 和2 0 设立3 个染毒组和1 个对照组。试验共进行2 8 d ， 采溺静态篷换法每3 d 更新溶液5 0 ，每天投嘬无污染配合饲料一次，分剃于7 d 、1 幸d 、2 韬 和2 8 d 采集样本。试验结果表明：c u 2 + 、z n 2 + 和h + 对中华倒刺鱼巴鳃组织g p t 和g o t 活 州南r 人学硕+ 学侥论文中文摘要 力影响警现抑制作用，在2 8 d 时，鳃组织g p t 活力出现最小值，其中2 0 2 6 m l z n 2 + 组抑 制率最大达到5 7 。4 5 ，其对中华倒刺啬巴鳃组织g p t 活力的抑制作用大小为：c u 2 + h 矿+ h 矿+ 。 通过试验发现，用s c g e 技术检测燕金属对中华倒刺鳃肝胰脏细胞d n a 损伤具有灵 敏、快速、直接、可靠等优点，可以检测出细胞的d n a 断裂，很好地反映出低剂量的遗 传毒性，可作为检测早期生物学毒性效应的生物标志物。 关键词：重金属中华倒刺鳃半致死浓度 i l 西南人学硕 j 学位论文 英文摘要 b i o t o x i e i 移e f f e e ts m d i e s o nh e a v ym e t a 董s ( c o p p e z i n ea 堇l dm e r c u r y ) i n 1t z 您z 移反于留 秘ss z 辫2 嚣s z s c a n d i d a t e ：h e z h i q i a n g s u p e r v i s o r ：a s s o p r o z h e n gy o n g h u a a b s t r a e t h e a v ym e t a li sl h e 两n e i p 破p o l l u t a n ti 娃l h ef i v e r p e o p l ef 0 1 l o wt h eb a n ea c t i o no f f i s hc l o s e l yd a yb yd a y p e o p l eu n d e r s t 粕dm o r ck n o w l e d g ea b o u ts m g l et o x i c i t yo f 娩e m i c 蠢s 毽b 酸褪c e sa 耄m ep r e s e 躐，b u l 鲫i n gm ea c 专主o n 鼹避m e 6 h a 藏i s 趣o f m u l t i p l ec o n t 锄i n a t i o n sj o i n tt 0 x i c 埘i sn o te n o u 曲 t h ee x p 嘶m e n tu s c d 肇飙f 幻f 而嬲s j 嚣麟s 弧w i 巍4 5 5 。6 c 臻s | a 抛愆3 s 氇e 组e f ，a 埘f e s e a r c h e d 凌eb i o o x i e i y o fm eh e a v ym e t a lt o 印跏胁口厂6 淞s 跏p 珂s 括，i n c l u d e ds i n g l ef a c t o ra c u t et o x i c i t y 饿p 碰m 铋t ，j o i n la c 越et ox i c i t ye x p 赫m 髓ta 越s u b a c u ta c u t et o x i e i t ye x p 积m e n l ， s u b a c u t ea c u t et o x i c i t ye x p 丽m e l l t s e a f c h e dt h ei r i f l u e n c eo fp o l l u t a l l tt of i s h s e l ：l z y m e sa n dd n a t h er e s i l l t ss h o w 甜： 1 s i n 酉ef a c t o ra c u t et o x i c i 够e x p e r i m e n t u s e dm e 蜘do fs 洳es t 如，9 6 b 伽r s 黼fl e 搬a lc 锄船鼬瞰i 傩o f c 婶举f ，z 娃撼雒dm e f c u 搿o n 勋砌f 6 口r 6 淞妫p ，l 娃，w 勰o 5 3 4 m g l ，l o 1 3m g ，la n do 1 4 lm g la n ds a f ec o n c 明订a t i o nw 豁 o 0 5 3m g l ，1 0 13m g l ，o 01 4m g 甩，s o 、矬c o u l dr e a c hac o n c l u s i o nl 量l a t 娃憾m a 扣i t u 如o f t o x i c 毋i sh 矿+ c u 2 + z n 2 + 。a n dt h eh a l fl e 畦l a lc o n c c l l 眈t i o np r e s e n t e d 畦g o 纽gd o 黼 t e l l d e i l c ya l o n gw i mt h ee x p 甜m e n t st i m e i i i 西南人学硕十学位论文 英文摘要 2 j o i n ta c u t et o x i c i t ve x p e r i m e n t o nt h eb 筋i so fs i n g l ef a c t o ra c u t et o x i c i 哆e x p e r i m e l l t ，j o i ma c u t e t o x i c i t y e x p e r i m 肌tw i mt l i e ea s s e m b l i n go fc u 2 + 一h 孑+ ，c u 2 + 一z n 2 + ，h 孑+ 一2 0 + w e r e c 锄咖go u t r e g a r d i n g9 6 h l c 5 0 ( 9 6 h o u r s h a l f1 e m a lc o n c e n 仃a t i o n ) 嬲at o x i c i t y l l i l i t ，t h ee x p e r i m e n ts e tu p6c o n c e l l t r a t i o n 黟a d i e n ta n de v e r y o n e ss 啪t o x i c i t yi s1 t h er e s u l t ss h o w e d ：m e j o i n ta c u t et o x i c i t yo f z n 2 + 一h 孑+ ，c u 2 + 一z n 2 + w e r es y i l e r g y ， b u tm ej o i n ta c m et o x i c i t yo fc u 2 + h 9 2 + w a s 锄t a g o n i s mw h e nc u 2 + ：h 矿+ = o 2 ：o 8 ， t h ee f f e c to fc u 2 + ：h 9 2 + = o 4 ：o 6w a sa d d i t i v ea c t i o n ，a i 】l dm ee 妇f e c to ft o x i c i t yw e r e s y n e 理yw i t hi n c r e a s i n gt h ep r o p o n i o no fc u p 3 s u b a c u t ea c u t et o x i c i 够e x p e r i m e n t 5 ，1o a r l d2 0 o f9 6 h o u r s h a l fl e t h a lc o n c e n 仃a t l o nw c r et a k e nt ob e3 c x p 耐m e n tg r o u p s t h ee x p e r i m e n tc 硎e d o u t2 8 d a y s ，h a l fo ft 1 1 ee x p 甜m e n tl i q u o r c o u l db er e p l a c e db yn e wl i q u o re v e r y3d a y s 锄df i s h e sw e r eb ef e e d e do n c ee v e r y d a y t h es 锄p l e sw e r eg a t h e r e da t7 m ，14 m ，21t i l 锄d2 8 md a yt h er e s u l tt e s t i f i e d ，m e e 舵c to f c u 2 + ，z n 2 + a n dh 矿+ o nm eg p t 觚dg o t e n z ) ，i i l ea c t i v i t yo f 印觑f 施而淞 s f 行p ，z s 括百1 1w a si i l h i b i t i o n ，t h eg p te n z y m ea c t i v i t yo f 百1 lr e a c h e dm i n i m 啪v a l u e a t2 8 “d a y i nw h i c hm e s u p p r e s s i o nr a t i oo f2 0 2 6m g lz n 2 + w 私m a x i m 啪a 1 1 d r e a c h5 7 4 5 ，s om ei i l l l i b i t i o ns e q u e n c eo f h e a v ym e t a lo ng p te n z y m ea c t i v i t yo f g i l lw a sc u 2 + h 矿+ h 孑+ n 啪u g l lc x p 甜m e n t ，w ef i n d o u ts c g et e c h l l i q u eh a v es e i l s i t i v e ，l l i 曲- s p e e d ， i m m e d i a n t e ，r e l i a b l ee t cm 嘶t so nh e a v ) rm e t a l0 nm ed 锄a g eo f 勋砌i 施，- 6 船 s 加绷s 凼h 印t o p a n c r e 嬲d n a ，w h i c hc 锄d e t e c tm ed n am p t u r ea n dr e f l e c t i 1 1 h e r i t 龇l c e t o x i c i t yb yl o wd o s e ，s or e g a r d i n g i ta sb i o m 破e ri ni 1 1 c h o a t eb i o l o g v 独创性声明 学位论文题目：重金属( 鱼! 篮狸丞2 盘生坐剑刻鱼巴 生堑圭性熬座鲍盈窒 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已 加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、 同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：7 巧充、狻签字日期：，口。莎年月) ，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复e i j 件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 学位论文作者签名：f 嗽，强 签字日期：弘d 万年厂月 日 西南人学硕十学位论文第一章综述 第一章综述 近年来环境污染成为世人最关注的问题之一。随着科技的进步和社会的发 展，工业的三废、农业的杀虫剂以及城市的废弃物等等，使水环境受各种有机 污染物、无机污染物、重金属离子和放射性物质的污染，导致水生生物特别是 鱼类的生存受到威胁，鱼类易于得病和死亡，而且对经济发展和人民身心健康 构成严重威胁。例如1 9 4 8 年美国宾夕法尼亚州多诺拉镇发生了二氧化硫与金属 元素的复合污染，死亡1 7 人【i 】；1 9 5 5 年同本的富山县矿山引起的锡污染造成的 骨痛病事件；1 9 5 6 年日本水误湾的有机汞中毒造成受害居民万余人的水误病事 件【2 l 。因此，对水环境必须进行监测。对水环境监测一般有两种方法：一种是 理化监测，直接测定水域环境中污染物的种类及其含量；这种监测方法，只能 测报当时当地环境的瞬间情况，而不能反映出已往发生的改变，也不能反映出 多种污染物混合后的拮抗和加成作用对水中生物群落产生的影响：另一种为生 物试验，生物能集聚整个时期环境因素改变的情况以及各种环境因素变化的协 同和拮抗作用的结梨3 1 。 重金属作为一类主要的污染物其对鱼类的毒害作用，也同益受到人们的关 注，汞( h g ) 、铅( p b ) 、锌( z n ) 是其中较常见的污染物。它们在自然界中往往不是 以单一元素形态存在( 如镉常在铅锌、铅铜锌矿中发现) ，也经常联合污染环境。 目前人们对许多外源性化学物的单一毒性已有了较多的了解，但对于环境中存 在的多种污染物的联合毒性作用及其机理则认识得还不够【4 】。2 种或2 种以上 的化学物同时作用于生物体时，往往会引起与单一毒物作用完全不同的毒性效 应，这是近十几年来人们非常关心的问题。 1 1 毒物积累作用的研究 随着工业废水排放量的增加，我国水域重金属污染只趋严重，这给水生生 物的生存环境造成了严重的影响。所有的水生生物都在某种程度上积累重金属， 积累量视金属类型和生物种类而异。与其它污染物相比，重金属极难降解，不 易分解，脂溶性强，被摄入动物体内后即溶于脂肪，很难分解排泄，就会长期 残存在生物体内。随着摄入量的增加，这些物质在体内的浓度会逐渐增大，最 终通过食物链转移，使处于高位营养级的生物受到毒害，甚至威胁到人类健康， 而成为人们关注的食品安全问题联合毒性作用的研究【5 罐】。因此，水生生物特别 是鱼类对重金属的吸收和积累一直是环境科学研究的热点。 1 1 1 重金属在鱼体体内的积累 曲南人学硕十学位论文第一覃综述 重金属污染物在环境中进行迁移时，旦进入食物链，就可能由于生物浓 缩和生物放大作用在生物体内蓄积。人们可利用水生生物的这种蓄积特性去净 化水质，僵如果它们在生物体内达到较高浓度时，对生物和人体可麓带来潜在 的威胁。 生物积累指同一生物个体在生长发育中直接从环境介质或姨所消耗的食物 中吸收并积累外来物质，会随着其生长发育而不断增加的现象，其程度可用浓 缩系数表示。刘长发等【9 蟛 究结栗表弱，金鱼鳃中铅、镉含量与肾、肝中的含 量呈正相关关系，而且肾脏对铅、镉的蓄积量高于其他器官。c o n t o 【l o l 发现鲤鱼 暴露于含c d 的水体中1 2 7 d 后，c d 主要在肾脏、肝脏中积累，肌肉中c d 的积 累在1 0 6 d 后才变得明显，c d 积累后的排除在肌肉中较快，两未见c d 在肝脏、 肾脏中排除。 生物积累包括两个过程：生物浓缩和生物放大。 生物浓缩或生物富集作用系指生物机体或处于同一营养级的各个生物种 群，从环境贪质中吸收并积累努来物质，且使生物体内该物质的浓度超过环境 中浓度的现象。生物浓缩突出蓄积者所处的环境介质是水。生物机体对某种外 来物质魇具有的生物浓缩能力可以用生物浓缩系数表示，就水生生物来说其算 法为：生物浓缩系数= 机体内的浓度水中浓度。 影响重金属在生物体内富集的因素很多，包括重金属元素的性质、生物种 类、生物的发育的不同阶段以及食物链等对生物浓缩均有不嗣挥度的影响。 在同等条件下，重金属元素的性质对生物的影响往往十分明显，有些重金 属对某些组织或器富有较高的亲和性，或与某些内源性物质如蛋白质或多肽) 结合性高，可以较长时期存留机体内，并在一定时间内不断积累增多。这就导 致生物蓄积现象的出现。两该重会属在机体内的其它部位则没有明疆的沉积作 用。例如p a u l a m im 研究了c u 、z n 、c d 、p b 和c r 在尼罗罗非鱼( a 忱d c 矗，d m 括 磁黜a 删6 记淞) 在肌肉、鱼卵、肾脏、肝脏、鱼鳃和鱼鳍中的积累【l l 】。研究表明， p b 和c d 在所有的组织器官积累量都无显著差别，具有相似的积累模式；c u 在 肝脏和鱼卵中积累得较多，在组织器官中的积累顺序为鱼卵 肝脏 鱼鳃 肌 肉 肾脏；孙在鱼鳍、鱼鳃、鱼卵、葑予脏中积桑得较多，瑟在肾嚣凌中积累褥 较少，积累顺序为鱼卵 鱼鳍 鱼鳃 肝脏 肌肉 肾脏；c r 在所有组织中积 累不显著。 1 1 2 影响重金属离子吸收、积累的因素 鱼类是生活在水环境中，鱼类对水体中重金属的吸收和积累，一般是通过以 下几个途径的； 2 曲南人号：硕十学何论文第一草综述 ( 1 ) 鱼体的鳃在吸收水中氧气的过程中也在不断吸收水中的重金属，然后 经过血液循环输送到体内各个部位； ( 2 ) 在摄食时，通过饵料进入鱼体； ( 3 ) 体表与水体的渗透交换作用也可能是重金属进入体内的一个途径。 而这三种吸收途径中，鳃是重金属污染物进入体内的重要途径。刘长发等对 金鱼鳃对水中各种形态的铅、铜等的吸收积累做了一系列的研究，都证明鳃是 吸收不同形态重金属的主要途径【1 2 13 1 。 重金属在鱼体组织中的吸收和积累取决于暴露时间、暴露浓度、重金属种类、 生物有效性，同时还受水化学性质和鱼的生理代谢活性等因子的影响。 1 1 2 1 生物因素 ( 1 ) 食物链积累 重金属从水和食物两个途径进入鱼体，可沿食物链积累、浓缩和放大。有 人指出海星通过食物链积累h g ，再传递给食用海星的人。以沉积物为主要饵料 的底栖动物体内重金属含量大于鱼类，是由于底栖动物具有选择摄取重金属的 能力，重金属通过复杂的食物链在底栖动物体内蓄积。 ( 2 ) 不同部位和组织器官 生物的不同部位和器官组织中重金属含量不同。肌肉中重金属含量一般含 量较低，肝脏、肾脏和生殖腺中的含量较高。对于浮游鱼类和底栖鱼类，重金 属在各个器官组织的含量有很大的差别，如汞在浮游鱼类肌肉和鳃中的蓄积量 较低，但在底栖生物中，肝脏和软体组织中的含量较高。不同部位重金属含量 不同是与各部位的脂肪含量有关系的，脂肪含量高的部位积累较高。有人研究 了c u 、z n 在尼罗罗非鱼中的积累：c u 在肝脏和鱼卵中积累得较多，z n 在鱼卵 和鱼鳍在中积累得多。 贺亮等通过采用火焰原子吸收分光光度法来研究对重金属c u 在鲫鱼体内 不同组织的积累情况，研究发现：c u 在鲫鱼各组织器官中的积累能力由大到小 顺序为：内脏，鱼鳃，肌肉【1 4 】。而彭德姣等【 1 则通过研究发现，无机汞在鲤鱼组 织中积累的顺序是内脏 肌肉 脑。 在高等水生植物中，挺水和漂浮植物根部吸收重金属比叶片和茎部高的多， 这与发达的根系能从水中吸收大量的重金属有一定的关系。王焕校报道了风眼 莲等四种水生植物对水体污染的反应，认为凤眼莲对水体污染具有较理想的净 化作用，而紫背萍是良好的监测植物【1 引。 ( 3 ) 生物个体大小及年龄的大小 3 西南人学硕十学位论文第一苹综述 鱼、贝类体内某些重金属含量与生物个体大小、生物个体的年龄有明显关 系。如镉对年龄低于1 0 d 的鲤鱼9 6 h 半致死浓度为2 u g l - 1 ，1 0 2 0 d 为5u g l - 1 ， 2 0 d 以上为7u g l - 1 【1 7 】。m u l l e r 和p r o s i ( 1 9 7 8 ) 就曾建立了有关镉的富集和某种 鱼( 斜齿鳊) 的年龄之间的关系，b a c h e 等也建立了湖鳟的年龄和汞的含量的相 互关系。 1 1 2 2 环境因素 鱼类生活在水环境中，水环境中的重金属要被鱼类所吸收和积累就一定会受 水环境中的一系列水化因素( p h 值、d o 、温度、盐度等) 的影响。 ( 1 ) p h 值 p h 值对重金属毒物在体内的积累有很大的影响，而且对不同的水生生物的 影响也不同。有时，p h 值的增加会抑制重金属在生物体体内的积累，如w 伯n 在研究h g 在翻车鱼肌肉中的积累水平时发现，在p h 值为5 6 时的积累水平远 远的高于p h 值为8 4 的水平。而有时则呈现相反的规律。 ( 2 )盐度 盐度也是影响重金属在鱼体体内积累的另一重要因素。d e l l t o n 与b u r d o n 研究发现，低盐度的棘刺牡蛎对重金属c d 和p d 的积累作用明显的高于高盐度 组【1 8 】。这可能是由于盐度的降低导致贝类耗氧量的增加，增加的空气流速导致 贝类对金属的累积。同时，由于盐度的改变也可能导致金属形态和金属间的作 用，从而影响金属对生物体的可利用性【l 9 1 。 同时影响重金属离子吸收、积累的因素还有很多，如温度、重金属形态、 重金属问相互作用、作用时问等。以上诸多因素都呵能导致重金属在鱼体体内 积累的程度，因此，在进行该部分的试验时，应尽量将这些因素控制在一个水 平之上，这样得出的结果才有比较性。 1 2 重金属对主要分子生态毒理指标酶类的影响 水体中的污染物进入鱼类机体后，首先将引起机体一系列的生物化学变化， 这些变化大致可以分成两类，一类是可以保护机体避免受到污染物的伤害，这 类反应称为防护性生化反应；另外一类是不能起到保护作用的称为非防护性生 化反应。防护性反应是通过降低细胞中游离污染物的浓度，从而防止或限制细 胞组成成分发生可能的有害反应，消除污染物对机体产生的影响。非防护性生 化反应的反应类型和作用机能有多种多样，但其产生的结果一般会导致对生物 机体产生有害的影响【2 0 】。 4 _ 西南人学硕士学位论文第一章综述 酶类是生物体内所有生化反应的中l 白j 体，任何的生化反应我们都可以通过 酶活性来了解生化反应的变化。本次试验对中华倒刺隹巴鳃组织的酸性磷酸酶、 碱性磷酸酶、超氧化物歧化酶、谷丙转氨酶和谷草转氨酶等五种酶类活性的测 定来了解重金属铜、锌和汞对鱼体机能的影响程度。超氧化物歧化酶属于防护 性反应酶类，而酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、谷丙转氨酶和谷草转氨酶则为非防 护性酶类。 1 2 1 重金属离子对s o d 活性的影响 重金属污染对水生生物的毒性作用机制之一就是造成生物体内的过氧化胁 迫，及过量的重金属离子能导致生物体内产生大量的活性氧自由基( 托a c t i v e o x y g e ns p e c i e s 简称l 的s ) ，造成生物体的氧化损伤如酶蛋白失活、d n a 断裂等 【2 l - 2 4 】 o 超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d ed i s m u t a s e ，s o d ) 是一种重要的抗氧化酶， s o d 的活性与水生生物的免疫水平密切相关，对于增强吞噬细胞防御能力和整 个机体的免疫功能有重要作用【2 5 】。由于s o d 具有消除自由基的功能，因此健康 的生物体内环境中自由基的产生和消除处于动态平衡。但是当s o d 活性降低 时，生物体内自由基量会过多，势必扰乱破坏体内重要的生化过程，导致代谢 紊乱，正常生理功能失调，体内免疫水平下降，潜在的病原体贝激活，许多疾 病也逐步产生和形成【2 6 1 。水生动物生活在水体环境中，其抗病力与环境因素密 切相关，如养殖密度过高、溶解氧、p h 、温度急剧变化，重金属污染，有毒物 质的产生，药物使用不当等，都会使水生动物体内s o d 活性变化，机体防御能 力下降【2 7 】。 z i l ( i c 等【2 8 1 研究了暴露在浓度为2 0 m l 的含镉水体中的鲤鱼血液中总s o d 与c a r 等酶活性变化。结果表明，随着暴露时间的增加，血细胞中s o d 总活 性显著下降。同时血红蛋白与血细胞比容值明显降低，说明水体中的镉会引起 缺氧和鱼体的组织损伤。另一项研究则指出，重金属镉可抑制红细胞s o d 活性， 使体内的活性氧自由基增加，从而导致氧化应激现象，这可能是由于氧化应激 引起氧化损伤的重要结果为脂质过氧化【2 9 1 。同样在对暴露在有毒污染水体中的 淡水贝类抗氧化酶作为指示水体毒性的参数的研究结果表明：在3 0 u g l 铜与 1 0 0 u l 福美双中暴露3 d 后，与对照组相比g s h 活性明显下降，而s o d 活性 变化不大【3 0 】，这说明在对抗外界环境中的有毒物质时，这些抗氧化酶之间可能 存在协同作用。 近年来，生态毒理学和生态化学领域越来越广泛地把生物体内各种酶学指 标作为生物学标志来评估受试化学品对生物的生态毒理效应。其中，过氧化氢 曲南人学硕士学位论文第一章综述 酶c a t 、超氧化物歧化酶s o d 机体内的2 种抗氧化酶，其作用足清除体内自由 基，防止自由基对细胞结构的损伤。环境污染物对水生生物的毒性作用机制之 一就是造成生物体酶的过氧化胁迫，导致体内产生大量的r o s 。因此，抗氧化 酶防御系统成分的改变可以作为机体受到氧化胁迫的指示。 1 2 2 重金属离子对a k p 、a c p 活性的影响 碱性磷酸酶( u 口) 是一种对底物专一性较低的磷酸单酯水解酶，是生物 体磷代谢的关键酶之一，在生物体核酸、蛋白质和脂类等物质代谢中起到重要 的作用，凡物质交换、吸收转运旺盛的器官中，都显示u o 的高活性。郭立【3 i 】 等通过试验发现，低浓度的z n 2 + 可抑制碱性磷酸酶活性，但当z n 2 + 离子浓度较 高时，碱性磷酸酶的活性表现出升高的现象，这可能是因为当外界环境中的z n 2 + 离子浓度过高时，破坏了动物肝胰脏细胞组织结构，使酶直接释放到血液中， 导致酶活性急剧上升。 在关于重金属对碱性磷酸酶的研究中，欧阳培【3 2 】对厦门文昌鱼的碱性磷酸 酶的研究做的最为完整，通过研究发现：在激活剂m 矿+ 存在下，浓度在1 0 。5 m o l l 以下的h 9 2 + 、a 矿、c u 2 + 、c d 2 + 、z n 2 + 和p b 2 + 对文昌鱼碱性磷酸酶活力都有不同 程度的抑制作用，其中h 孑+ 最为明显，酶活力仅为对照组的5 7 ，p b 2 + 抑制作 用较差。但这些重金属离子在1 0 j m o l l 以下，其抑制作用逐渐消失。这几种重 金属离子公认是有毒元素，它们与酶蛋白中组氨酸的咪唑基、半胱氨酸的一s h 、 色氨酸的吲哚基、酪氨酸苯酚基形成复杂的螯合物，从而破坏了酶蛋白的空间 结构，引起酶活力下降。同时，该试验还对h 9 2 + 、a 矿、c u 2 + 和c d 2 + 四种重金 属的抑制类型进行了测定，结果显示，这四种重金属离子在浓度为6 2 5 1 0 。m 时对文昌鱼碱性磷酸酶的抑制作用均呈现出非竞争抑制类型，其抑制程度大小 为：h 孑十 a 矿 c u 2 + c d 2 + 。 酸性磷酸酶( a c p ) 广泛存在于各种生物体内，是巨噬细胞溶酶体的标志 酶，在体内直接参与磷酸基团的转移和代谢【33 1 ，是生物磷代谢的重要酶类。陈 素丽【3 4 】研究了重金属对文昌鱼a c p 活性的影响，表明c d 2 + 对a c p 酶活力稍有 抑制，而z n 2 + 、a 矿、c u 2 + 、h 矿+ 对酶活力有明显的抑制作用，其抑制强度为 h 孑+ c u 2 + a 矿 z n 2 + 。随着h 矿+ 、c u 2 + 浓度增大而抑制作用加强，其抑制表 现为竞争性类型。詹付凤【3 5 】等通过研究重金属镉对鲫鱼碱性磷酸酶和酸性磷酸 酶活性的影响，发现：随着镉浓度的增大和暴露时间的增长，鲫鱼肠、鳃组织 中碱性磷酸酶和酸性磷酸酶的活性降低，而肝胰脏中的碱性磷酸酶活性没有明 显变化，其酸性磷酸酶酶活性则升高。这说明肝胰脏是鲫鱼重金属解毒的主要 器官。由于肝胰脏的解毒功能，因此，在选择能够灵敏指示环境污染程度的组 6 西南人学硕十学位论文第一章综述 织时，肝胰脏不能被用作指示物。 1 2 3 重金属离子对g o t 、g p t 活性的影响 谷草转氨酶( g o t ) 和谷丙转氨酶( g p t ) 是广泛存在与动物细胞线粒体 中重要的氨基转移酶，在机体蛋白质代谢中起着重要的作用。在正常情况下， 脊椎动物组织细胞内的转氨酶只有少量被释放到血液中，因此血清中正常转氨 酶活性值较小。当组织中毒发生病变，或者受损伤的组织范围较大，引起生物 膜通透性增加时，可导致细胞内g p t 和g o t 释放到血液中的量异常增加，从 而引起血清中该酶浓度上升或活性突然持续性增强。郑永华1 3 6 j 的研究发现：鲤 鱼、鲫鱼肝、鳃组织g p t 活性随着汞浓度的递增而呈下降趋势，以肝脏最为明 显；肾脏g p t 活性则呈相反趋势。同时g o t 所反映的趋势与g p t 相似。 g p t 和g o t 是反映组织细胞受损的重要敏感指标，通过测定组织中g p t 和g o t 的活性变化可评价重金属中毒时相应组织的损伤情况，亦可作为评价环 境重金属污染的生态学标志【3 7 1 。 1 3 毒物对鱼类遗传物质的影响研究 环境污染毒物进入生物体内后，经体内的酶系统活化，产生中间代谢物， 这类具有强亲电性的代谢物可与脂类、蛋白、1 w a 或d n a 的亲核中心发生反 应，形成稳定的或不稳定的加合物。脱氧核糖核酸( d n a ) 是生物体内重要的 大分子，也是生物体蕈要的遗传物质，若d n a 发生变化，如形成加合物或甲基 化比例改变，当体内不能及时修复时，其特有的遗传学性质就会受到影响。有 毒物质与细胞d n a 相互作用形成共价结合物被认为是化学致癌致突变过程启 动的关键步骤，d n a 与污染毒物之间的作用反映了污染毒物的遗传学毒性，许 多具有化学致癌作用和致突变作用的物质都可以引起不同类型的d n a 损伤，所 以，d n a 损伤是一项可用于评价环境污染毒物的遗传毒性的有意义的参数。因 此，d n a 损伤的检测也是分子生态毒理学研究的重要内容【3 引。 d n a 损伤与修复就成为生物医学领域特别是遗传毒理学及肿瘤学等领域 的核心内容之一。传统的毒理学检测终点是组织病理学改变，过程繁琐且不理 想。迄今为止检测d n a 损伤与修复最敏感的终点是测量d n a 单链断裂1 3 引。单 细胞凝胶电泳( s i n g l ec e ng e le l e c 仃o p h o r e s i sa s s a y ，s c g e ) ，又称彗星试验( c o m e y a s s a y ) ，正是一种在单细胞水平上检测有核细胞d n a 断裂的项新技术。与传 统d n a 损伤检测方法相比，s c g e 具有简便、快速、经济、灵敏，并无需放射 性标志、所需细胞少等优点，适合于体内、外不同类型试验和各种类型细胞d n a 损伤的研究。因此，s c g e 技术在近几年取得了很大的发展和广泛的应用【4 。 7 两南人学硕十学位论文第一章综述 1 3 1s c g e 技术原理 当各种内源性和外源性d n a 损伤因子诱发细胞d n a 链断裂时，d n a 的 超螺旋结构受到破坏，在细胞裂解液作用下，细胞膜、核膜等膜结构受到破坏， 细胞内的蛋白质、r n a 以及其它成分均扩散到细胞裂解液中，而核d n a 由于 分子量太大只能留在原位，在中性条件时，d n a 片段可进入凝胶发生迁移，两 在碱处理和碱性电解质的作用下，d n a 发生解螺旋，损伤的d n a 断链及片段 被释放出来，由于这些d n a 的分子量很小，所以在电泳过程中会离开核d n a 向阳极移动，形成彗星状的图像，而未损伤的d n a 部分保持球形。在一定条件 下，d n a 迁移距离( 彗星尾长) 和d n a 含量( 荧光强度) 分布与烈a 损伤 程度呈线性相关，因此，尾矩( 尾部d n a 的含量与尾长的乘积) 被作为s c g e 定量分析的主要依据。 1 3 2s c g e 技术在水产中的应用 s c g e 技术被广泛用于评价污染物诱导转凇的损伤，但利用该技术研究重 金属对鱼类d n a 损伤的报道甚少，国内报道多数集中于对鲫鱼淋巴细胞和肾细 胞d n a 损伤的研究【4 3 彤】。两对于将s c g e 技术真正的应用到水产中来，我们还要 多做相关的工作，其中兰州大学的张迎梅老师在该方向的研究做的尤为突出， 她采用s c g e 技术来研究不同暴露时间、不同暴露浓度下单一或混合重金重金属 离子对泥鳅d 凇的损伤律雳，来探讨重会属的遗传毒性作用。研究结果显示， 在单4 离子不同浓度组中，随着处理时间的延长，除0 0 5 m g 几c d 2 + 组、o 5 m g 几 e d 组和5 。魏g 允z n 2 + 组在2 8 d 时带彗尾核狰凇百分率达最高外，其余各组带骜 尾核d n a 百分率里持续上升趋势。比较单一离子处理组，5 o m g lz n 2 + 组的带黯 尾核测a 酉分率最高( 8 4 。8 5 ) ，其次是5 ( ) m g ac + 组和5 o 疆g l ”组。在 比较同浓度o 5m g l 的混合处理组，带骛星核d n a 酉分率呈不同程度的增长趋 势，随蓠暴露时间的延长，在1 4 d 后增长趋势变缓，c d 2 + + p b 2 + + z n 2 + 处理组损 伤最强阳。季遥等洚巧通过研究疲电池浸出液对鲫鱼红细胞瑚a 损伤，结果显 示5 、1 0 、2 0 和3 0 的废电池浸出液均能在较短时间( 4 8 h ) 内引起鲫鱼红细 胞链断裂，出现拖尾现象，帮彗星细胞；丑随着时闻的延长，彗星细胞的数量、 彗尾长度和拖尾率均显著增加；d n a 损伤程度，在小于2 的范围内，属于中 度损伤，在2 一l q 的范溺内，属于高度损伤，两在大于l o 的范围内，属于震 度损伤，呈现明显的剂量。效应关系。时间效应试验结果表明，随着染毒时间的 延长，鹜星细胞数量增加骥显，其中对照组、6 h 组与其余各组均有显著性差异， 彗尾长度及拖尾率也有显著增加，2 h 内d n a 损伤属于中度损伤，呈现明显的时 间一效应关系。薛良义等【4 8 】苯酚和对苯二酚对鲫鱼血细胞d n a 损伤的研究中发 曲南人学硕十学位论文第一苹综述 现，由苯酚、对苯二酚引起d n a 断裂而形成的拖尾率、d n a 损伤专用单位都 随着受试物浓度的升高而升高，特别是在0 0 5 一l m l 之间，随着受试物浓度 的升高，拖尾率急剧增加，而高浓度( 1 m g l 以上) 的变化则比较缓和。两种受 试物引起鲫血细胞的d n a 损伤呈剂量效应关系，其相关系数分别为苯酚： o 9 3 3 4 ，对苯二酚：0 7 8 1 7 。 1 4 中华倒刺鳃生物学特性 中华倒刺囟巴( 印砌f 施而淞j 伽绷s 动，俗称青波、乌鳞、青板等，属鲤形目、 鲤科、鲤亚科、倒刺岱巴属。主要分布于长江上游及其较大支流中。该鱼肉质细 嫩、富含各种氨基酸、味道鲜美，深受消费者喜爱；杂食性，饲料来源广，生 长速度较快，现已成为池塘、湖泊、水库网箱集约化养殖的重要养殖对象之一。 1 4 1 形态特征与生活习性 成鱼体延长、侧扁，背较高；头部呈锥形；吻端钝，口亚下位，呈马蹄形； 须2 对，较发达，颌须长，吻须短；背鳍起点有一根平卧而尖端向前的倒刺， 背鳍起点位于腹鳍起点前上方，背鳍棘后缘有锯齿；身体背部青黑色，腹部灰 白色，体侧鳞片有明显的黑色边缘，各鳍条青灰色。 中华倒刺鲤为底层鱼类，性活泼，喜集群活动，白天多于深水处活动，早 晚及夜间到有乱石流水和有水草的浅水处摄食。中华倒刺囱巴为广温性鱼类，适 应生存温度为o 3 6 ，能摄食的水温为1 0 3 4 ，最适生长温度2 2 2 8 ，南方地区可常年养殖。中华倒刺鲤耐浑水能力差，喜欢水质清新、透明 度高、溶氧高的水体。 1 4 2 食性与生长 杂食性，天然条件下主要食物为高等植物碎屑、丛生藻类、水生昆虫、软 体动物等。和其它鱼类一样，中华倒刺鳃在不同的发育阶段食性也有差异，体 长l o c m 以下的个体以摄食浮游动物( 轮虫、枝角类、桡足类) 为主，兼食少量 的藻类、芜萍、浮萍等植物性食物，体长1 0 c m 以上的个体则以植物性食物为主。 人工养殖条件下，可较好的摄食人工配合饲料。 中华倒刺鳃属于中等生长强度的大型经济鱼类之一，从鱼苗到四龄前鱼体 体长、体重增长较快，4 龄后其生长速度开始下降。5 月底人工繁殖的鱼苗当年 平均体重可达1 5 0 9 左右，养殖1 8 个月平均体重可达5 0 0 9 以上。 1 4 3 繁殖 天然条件下，中华倒刺囱巴性成熟年龄为雄性3 4 龄，雌性4 5 龄。适宜 9 两南人学硕士学位论文 第一章综述 产卵水温1 9 3 2 ，最佳产卵水温为2 4 2 8 ，水温超过3 0 时，胚胎 和出膜仔鱼畸形率和死亡率明显增加。 殖多在5 9 月进行。受精卵为弱粘性， 1 0 中华倒刺鳃为分批产卵型鱼类，人工繁 入水数分钟后粘性自行消失。 蹦南人学硕士学位论文第一：章引言 第二章引言 中华倒刺囟巴( 印砌f 施而淞s f 胛绷j 西) ，俗称青波、乌鳞、青板等，属鲤形目、 鲤科、鲤亚科、倒刺囟巴属。主要分布于长江上游及其较大支流中。该鱼肉质细 嫩、富含各种氨基酸、味道鲜美，深受消费者喜爱；杂食性，饲料来源广，生