（动物学专业论文）亚硒酸盐对泥鳅毒性作用的研究.pdf

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a 2 s e 0 3 。每组随机放入8 尾泥鳅，观察记 录其行为变化及每2 4 h 死亡数量，计算半致死浓度( l c 5 0 ) 。 2 、亚急性毒性作用：参照9 6 hl c 5 0 结果，设置四个实验组，其n a 2 s e 0 3 浓 度分别为1 0 、2 0 、3 0 、4 0 m g l ，另设一个对照组，不合n a 2 s e 0 3 。每组随机放入 l o 尾泥鳅，每隔2 4 h 处死其中2 尾：取外周血，用比色法测定血浆中超氧化物 歧化酶、谷胱甘肽硫转移酶、乙酰胆碱酗酶的活性变化；制作血涂片，观察 n a 2 s e 0 3 对红细胞核异常现象的诱导作用；取肝脏制成石蜡切片，h e 染色，观 察n a 2 s e 0 3 对泥鳅肝脏结构的损伤作用。 研究结果显示，n a 2 s e 0 3 对泥鳅的9 6 h 半致死浓度( l c 5 0 ) 为4 4 g m g l 。此 结果表明n a 2 s e 0 3 对泥鳅具有较强的致死作用，并呈现一定的剂量一效应关系。 n a 2 s e 0 3 对泥鳅血浆超氧化物歧化酶、谷胱甘肽硫转移酶活性的影响总体呈现 抑制诱导一抑制的变化趋势；低浓度n a 2 s e 0 3 对乙酰胆碱酯酶活性的影响表现为诱 导抑制的变化趋势；高浓度n a 2 s e 0 3 对乙酰胆碱酯酶活性的影响表现为抑制作用。 n a 2 s e 0 3 对泥鳅红细胞的损伤主要是导致核外凸等核异常现象，并诱导产生少 量微核。泥鳅产生核异常现象的发生比率，随n a 2 s e 0 3 暴露染毒的浓度和时间总 山东师范大学颧士学位论文 体上呈上升趋势。 n a 2 s e 0 3 对泥鳅肝脏组织的损伤主要表现为肝细胞膨大，细胞排列改变，在高 浓度液染毒9 6 h 出现炎症状结构变化。 结论：n a 2 s e 0 3 对泥鳅具有较强的致死作用。亚致死剂量的n a 2 s e 0 3 对泥鳅血 浆中的超氧化物歧化酶、谷胱甘肽硫转移酶、乙酰胆碱酯酶的活性均产生较大影 响，并且可导致外周血中红细胞核出现核质外凸等核异常现象，以及可使肝脏出 现炎症状结构变化。 关键词：亚硒酸钠；泥鳅；毒性；超氧化物歧化酶；谷胱甘肽硫转移酶；乙酰胆 碱酯酶：红细胞：肝脏 中图分类号：q 8 9 山东师范大学硕士学位论文 t h et o x i ce f f e c t so fs o d i u ms e l e n i t ea n h y d r o u so n ； r - l o a c h ( m i s g u r n u sa n g u i l l i c a d a t u s ) a b s t r a c t l o a c h ( m i s g u r n u sa n g u i l l i c a d a t u s ) ，as p e c i e so ff r e s h w a t e rf i s h ，i sd i s t r i b u t e di n c h i n af a ra n dw i d e i th a sh i g hc a p a c i t i e so fl i f e - f o r c ea n da n t i p o l l u t i o n , a n d c o m p r e h e n s i v ev a l u e si ne d i b l ea n dm e d i c i n a l i th a sb e e nb e c o m ea ne c o n o m i c c u l t i v a t e df i s hg r a d u a l l y ，s e l e n i u mi so n eo ft h en e c e s s a r ym i c r o e l e m e n tf o ra l lk i n d so f a n i m a l s h o w e v e r 。，e v i d e n c e sd e m o n s t r a t et h a ts u p e r f l u o u ss e l e n i u mc a nb r i n gt o x i c e f f e c t st os o m eo fa n i m a l s u p 。t on o w , v e r yf e ws t u d i e sc a r lb ef o u n do f t h et o x i ce f f e c t s o f s e l e n i u mo nl o a c h t h e r e f o r e ，t h ep u r p o s e so ft h i ss t u d ya r e1 ) t oi d e n t i f yt h et o x i cm e c h a n i s m so f s o d i u ms e l e n i t ea n h y d r o u s 2 ) t oa d dam e t h o da n db i o m a r k e rt od e t e c ta n dp r e v e n t e n v i r o n m e n tp o l l u t i o n 3 ) t oo f f e rs c i e n t i f i ce v i d e n c et op r o t e c tf i s ha n dp a t h o l o g i c r e f e r e n c e 幻f i s h sc u l t i v a t i o n i nt h i ss t u d y , t h ea c u t ea n ds u b a c u t et o x i ce f f e c t so fn a 2 s e 0 3o nl o a c hw e r e c o n d u c t e d t h ed u r a t i o n so fe x p e r i m e n ta r eb o t h9 6h o u r s t h ed e t a i l so fm e t h o d o l o g y a r ea sf o l l o w i n g s ： 1 ) a c u t et o x i ce 船c t ：t o t a lo f5 6l o a c h e sw e r es e l e c t e da st h es u b j e c tf o rt h ea c u t e t o x i c i t yo fe x p e r i m e n t 1 1 1 e yw e r ed i v i d e di n7g r o u p sr a n d o m l y n o r m a l l y , s e l e n i u m c a l lb ef o u n di nn a z s e 0 3 i nt h ep r e s e n ts t u d y , t h es o l u t i o n sw i t hv a r i e dc o n c e n t r a t i o n s o f n a 2 s e 0 3w e r eu s e da st h ei n t e r v e n t i o nf a c t o r sw h i c hw e _ r e5 ，】o ，2 0 ，4 0 ，8 0 ，16 0 m g l r e s p e c t i v e l y e a c hg r o u pn l e e t st h es p e c i f i e dc o n c e n t r a t i o n so fn a 2 s e 0 3a n dt h el a s l ： g r o u pw a sa st h ec o n t r o lg r o u p t h el o a c h e sw e r ec u l t i v a t e di nt h ed i f f e r e n tc o n t a i n e r s w h i c hw e r ep o u r e dw i t hv a r i e dc o n c e n t r a t i o n so fn a 2 s e 0 3a n dp u r ew a t e r t h en u m b e r o ft h ed e a df i s hw a sr e g i s t e r e dp e r2 4 ha n dt h el e t h a lc o n c e n t r a t i o na t5 0 ( l c 5 0 ) w a s c a l c u l a t e da n da n a l y z e d 2 ) s u b a c u t et o x i ce f f e c t ：a n o t h e r5 0l o a t h e sw e r es e l e c t e df o rt h ei n f e r i o rl e t h a l t o x i c i t yo fe x p e r i m e n t t h e yw e r ed i v i d e di n5g r o u p sr a n d o m l y t h es o l u t i o n s 、v i 也 v a r i e dc o n c e n t r a t i o n so fn a ，s e 0 3w e r eu s e da st h ei n t e r v e n t i o nf a c t o r s ；w h i c hw e r e0 ， 生变型翌查竺堡：! j ：兰竺堡兰 l o ，2 0 ，3 0 ，4 0 m g l ，r e s p e c t i v e l y t w of i s hw e r ek i l l e da f t e r2 4 h ，4 8 h ，7 2 h ，9 6 hi ne a c h o ft h ec o n t a i n e rr e s p e c t i v e l y t h eb l o o d ：a n dt h el i v e ro f k i l l i n gf i s hw e r ec o l l e c t e da n d a n a l y z e d n er e s u l t ss h o w e dt h a t1 ) t h el c s c a t9 6 ho fn a 2 s e 0 3t ol o a c hi s4 4 8 m g l 1 1 1 e ：r e s u l td e m o r r s t r a t e dt h a tt h en a 2 s e 0 3h a ss t r o n gl e t h a le f f e c to nl o a c h t h e r ei sa 。p o s i t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o no fc h e m i c a l sa n dt h e i rt o x i ce f f e c to n l o a c h 2 ) n l ee f f e c to fn a 2 s e 0 3t ot h ea c t i v i t i e so fs u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) ， g l u t a t h i o n es - t r a n s f e r a s e s ( g s t ) i nb l o o do fl o a c hs h o w e dt e n d e n c yo fi n h i b i t i o n i n d u c t i o n - i n h i b i t i o ne f f e c t s h o w e v e r , t h ee f f e c to f1 0 w e rc o n c e n t r a t i o n ss o l u t i o n so f n a 2 s e 0 3 t ot h ea c t i v i t i e so fa e e t y l c h o l i n e s t e r a s e ( a c l l e ) s h o w e dat e n d e n c yo f i n d u c t i o n - i n h i b i t i o ne f f e c t s ，w h i l eh i g hl e v e lc o n c e n t r a t i o ns o l u t i o no fn a 2 s e 0 3t ot h e a c t i v i t i e so fa c h es h o w e di n h i b i t o r ye f f e c t s 3 ) f o rt h ed a m a g eo fn a 2 s e 0 3t o e r y t h r o c y t e ，t h en a 2 s e 0 3c a nl e a dt ot h ee x i s t e n c eo ft h ea b n o r m a l i t yo ft h en u c l e a ra n d m i c r o n u c l e u s n u c l e a r 。p r o t r u d i n g 。i st h em a i ns y m p t o m g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h er a t eo f t h e a b n o r m a l i t y o ft h en u c l e a ri si n c r e a s e dw i t ht h e i n c r e a s i n g o fn a 2 s e 0 3 c o n c e n t r a t i o n sa n dt h el e n g t h e n i n ge x p e r i m e n tt i m e 4 、t h ed a m a g eo fn a 2 s e 0 3t ot h e l i v e rt i s s u e so fl o a c he x h i b i t st h el i v e r c e l l se x p a n d i n g ，t h el i v e r c e l l sa r r a n g e m e n t a l t e r i n g t h el i v e rs t r u c t u r ei sc h a n g e dw h i c hm a yc a u s e db yi n f l a m m a t i o nd u r i n gt h e i m m e r g i n gi nt h eh i g hl e v e ln a 2 s e 0 3a t9 6 h b a s eo nt h er e s u l t so b t a i n e df r o mt h i ss t u d y , i ti sc o n c l u d e dt h a l1 ) 。n a 2 s e 0 3h a s s t r o n gl e t h a le f f e c to nl o a c h 2 1n l es u b - l e t h a lc o n c e n 仃a t i o n so fn a 2 s e 0 3m a y h a v et h e e f f e c t so nt h ea c t i v i t i e so fs o d ，g s ta n da c h e 3 ) t h es u b - l e t h a lc o n c e n t r a t i o n so f n a 2 s e 0 3m a yl e a dt ot h ea b n o r m a l i t yo ft h ee r y t h r o c y t en u c l e a ra n dm a yc a u s et h e a p p e a r i n go fi n f l a m m a t i o n ，i nr e t u r n ，m a yi n f l u e n c et h ea r r a n g e m e n to fs t r u c t u r eo f l i v e rc e l l s k e yw o r d s ：n a 2 s e 0 3 ；m i s g u r n u sa n g u i l l i c a d a t u s ；t o x i c i t y ；s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ( s o d ) ；o l u t a t h i o n es - t r a n s f e r a s e s ( g s t ) ； a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ( a c h e ) ； e r y t h r o c y t e ；l i v e r c a t e g o r yn u m b e r ：q 8 9 4 山东师范大学硕士学位论文 综述 环境污染是指由于对生态系统有害的物质进入环境后而对生杰系统造成的二1 ： r ， 扰和损害的现象。虽然生态环境对污染物有一定的缓冲和狰化能力，但是当有害污 染物大量集中进入环境时就会导致环境质量的严重下降，将对生态系统和人类的 健康产生很多不利影响，如使人或其他生物中毒、致畸、致癌、免疫系统破坏、 染色体异常，甚至导致死亡等。造成坏境污染的原因虽然有自然活动的因素，但 更多的是由于人类活动，特别是人类的社会经济活动引起的【1 1 0 硒是一一种动物和人体所必需的微量元素，对生命体具有重要的生物学作用。 但近几十年来，随着硒及其各种化合物在印染业、玻璃制造_ k 、电予业等工业生 产中的大量使用，产生了大量含有包括亚硒酸盐在内的工业废水或其他含硒污染 物，未经处理排放到环境中，造成了土壤和水等环境的硒污染。也有人曾研究发 现：用硒矿石( 石煤) 作燃料烧制石灰后，残留在硒矿石烧渣中的硒，经风化扩 散后能造成严重的环境硒污染【2 】。硒是一种能够以多种价态存在的分散元素，色成 为一种潜在的或局部的环境污染元素【3 1 ，应当引起人们的注意并对其进行较为深入 的研究。 随着对环境污染所造成危害的认识的不断提高，人们对环境污染的监测方法 的研究也在不断深入，尤其是生物标志物在监测环境污染过程中的应用，为炎们 能及时避免或减轻环境污染的危害创造了条件。 l 硒的主要生物学功能和毒理机制 i 1 硒的特性和主要生物学功能 硒( s e ) 是出瑞典化学家jb e r z e l i u s 于1 8 1 7 年发现的一种非金属元素。硒 的原子序数为3 4 ，原子量为7 8 ，9 6 ，位于元素周期表的第四周期第族，有2 0 个 稳定的或放射性同位索。硒在自然界中能以不同的氧化价态的无机硒或形成若干 有机硒化合物的形式存在。无机硒主要包括：单质硒( s e o ) 、硒化物( 8 e 2 。) 、亚硒 酸盐( s e o 。9 ) 和硒酸能( s e o 。2 。) 等；有机硒主要有；硒代半胱氨酸、硒代胱氨 酸、二甲基硒、二甲基二硒、三甲基硒、硒乙硫基氨基酪酸、硒代蛋氨酸、硒脲、 硒胱胶、硒蛋白等( 4 】。其中，有机硒是硒在动物体内的主要存在形式。 硒与硫( s ) 等是同族元素，其原子结构及化学特性与硫很相似，故硒的存在 山东帅扎火学硕士学位论文 形式也与常见的硫化合物相类似，在某些氨基酸( 如硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸) 中可以取代硫元素。 人们对硒的生物学作用的认识是逐渐深入的。在发现硒元素后的最初一百多 年中，人们因发现动物在食用了含硒量很大的植物而引起中毒、死亡的“碱毒病” 等而认为硒仅是一种有毒元素。直到1 9 5 7 年美国营养学家s c h w a r z 和f o l t z 首次 发现硒可以预防动物的某些疾病，对生物的生长发育起着促进作用；以及1 9 7 3 年 r o t r u c k 发现谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 为硒酶5 1 ，硒位于该酶的活性中心且 发挥重要作用后，硒刊被逐渐明确为一种动物体所必需的微量元素。此后随着研 究的不断深入，人们又相继在生物体内发现了谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶 ( p h g p 。) 、i 型碘化甲腺原氨酸5 一脱碘酶( 5 一i d i ) 、硒蛋白p 、硒蛋白w 等 非g s h - p x 硒蛋白【“。 作为生物机体必需的微量元素，硒在进入动物体内后，绝大部分与蛋白质相 结合，称为硒蛋白，目前认为只有硒蛋白具有生物学功能。硒的生物学作用主要 表现在以下几个方面： 硒的抗氧化功能 硒的抗氧化功能主要就是通过谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p 。) 的作用而实现 的。g s h p 。是最早被发现的硒酶，也是动物体内含硒蛋白中极少数被充分研究并了 解其生化特性和功能的硒蛋白。通过分析该酶的氨基酸序列，结果发现硒半胱氨 酸位于其活性中心。通过g s h - p 。催化的酶促反应，将过氧化物( 或过氧化氢) 转 化为相关的醇类( 或水) ，从而有效地清除脂质过氧化物，保护细胞膜抵抗过氧化 物的伤害。此外还有研究报道，硒还能提高另一种抗氧化酶一超氧化物歧化酶 ( s o d ) 的活性 ”。 维生素e ( v 。) 是动物体内抗氧化的非酶促防御途径的重要物质，硒与v 。存在 着协同抗氧化作用。 硒能促进机体代谢 甲状腺素有提高机体基础代谢率，增加组织细胞的耗氧率的功能。硒对机体 基础代谢的影响是通过脱碘酶调节甲状腺激素成分而实现的。甲状腺分泌的甲状 腺素以四碘甲腺原氨酸( l ) 为主，而分泌的三碘甲腺原氨酸( t 。) 的数量极少， 但t 3 是甲状腺素中生物活性最强的成分，其活性约为l 的5 8 倍。t 。主要在甲状 腺和外周组织中由l 经i 型脱碘酶( l5 一i d i ) 作用脱碘而生成。而硒是组织 6 山东师范丈学砸： 学位论文 中脱碘酶的组成成分，其在脱碘酶中的存在形式与在g s h p 。中相同，即硒半胱氨 酸位于酶的活性中心m9 1 。t 5 一i d - i 的活性与硒水平呈币相关。 硒能提高机体免疫功能 硒能有效地提高机体的免疫水平，其作用涉及体液免疫和细胞免疫两个方面。 缺硒可使动物的淋巴器官( 如胸腺、脾脏、盲肠、扁桃体、腔上囊等) 的结构变 得疏松，吞噬细胞和淋巴细胞数目减少，网状细胞增生，导致不同程度的免疫抑 制或衰退。同时，出于白细胞g s h p ，活性下降，白细胞杀死微生物能力降低，从 而降低动物和人对传染病的抵抗力。硒能增强动物和人的体液和细胞免疫功能， 增强t 细胞介导的肿瘤特异性免疫，有利于细胞毒性t 细胞( c l t 。) 的诱导并明显 加强其细胞毒活性。硒还能显著提高吞噬过程中吞噬细胞的存活率和吞噬率【1 0 1 。 硒提高机体免疫功能的机制可能是通过g s h - p x 和硫氧蛋白还原酶( t r ) 调节免疫 细胞的杀伤和保护作用】。 硒的疾病防治功能 许多调查发现，血硒高的地区的居民心血管病发病率低：在我国以心肌损害 为主要特征的克山病，缺硒就是重要的发病因素；硒还可以预防镉引起的血压升 高。动物实验也证实，硒对维护心肌纤维、小动脉及微血管结构和功能起重要作 用 1 2 】。 流行病学调查发现，缺硒地区肿瘤发病率明显较高。动物试验表明，硒可通 过体内代谢产物，特别是甲基化硒化合物抑制癌细胞生长，故有抗肿瘤作用。体 外研究还显示硒可以降低许多致癌物的突变性，可以防止已暴露于致癌剂中的细 胞群形成肿瘤表达。硒防癌抗癌的机制目前还不被人们完全认识，但硒能增强免 疫系统的功能可能是其中的重要机制之一，这还需要继续深入地进行研究。 另外，白内障者及糖尿病性失明者补充硒后，视觉功能有明显改善。 硒的解毒作用 研究表明，硒能拮抗重金属毒性。硒与金属有很强的亲和力，在体内可与重 金属( 如汞、甲基汞、镉、铅和砷等) 结合成金属硒蛋白复合物而解毒，并使金 属排出体外；硒类化合物还可以拮抗顺铂、阿霉素、平阳霉素等抗癌药物的毒性， 从而提高这些药物的临床疗效；并且可拮抗苯、氟等致突变物质对机体的诱突变 性和致畸性【1 3 】。 山东师范人学坝士学位论文 1 2 硒的毒性及其作用机理 硒的生物效应与其浓度范围是相关的。通常来说，动物对硒的营养需要范围 较低，一般为0 卜2 p p m ，达到3 - l o p p m 时将引起慢性中毒，而超过： o p p m 时会引 起急性中毒以致突然死亡，此种关系就是著名的w e n b e r g 效应一微量元素的最 佳营养曲线 1 4 】。硒对动物的最佳浓度和致死浓度之间有一个非常狭窄的安全限度， 摄入过量硒时会引起中毒或诱发突变 1 5 】。 关于硒的毒性，国内学者利用不同的实验动物进行了大量研究，主要有：李 国勤等通过研究成年奶山羊口服不同剂量的亚硒酸钠后的临床中毒症状及其组织 的病变程度，发现不同组织器官对硒的敏感性不同，肝、l 肾等组织的病理变化可 以作为奶山羊硒中毒诊断的参考依据【1 “。陈叙龙等人研究了亚硒酸钠对麦穗鱼的 遗传毒性效应，测定了麦穗鱼的微核率和核异常率，确定0 1 p p m 应视为有毒效应 浓度，麦穗鱼可用作淡水水体致突变物污染的监测生物 】。赛务加甫等人研究了 亚硒酸钠对小鼠的毒性效应，在低剂量( 5 m g k g 体重) 时不引起任何中毒反应， 当超过1 3 5m g k g 体重时可引起急性中毒死亡，死后主要可见肝、肺瘀血，推测 死亡可能与呼吸循环衰竭有关( i ”。马玉芳等测定了亚硒酸钠中毒的家兔的血液和 组织中的硒含量，提出血硒可作为家兔中毒的诊断指标，肝、肾硒含量可作为硒 中毒病死后诊断参考指标。陈贤均等通过使用不同剂量的亚硒酸钠处理培养淋 巴细胞，发现较高剂量的n 巩s eo ( 0 7 5 - 1 5 0 m g l ) 不仅使姐妹染色体单体交换 ( s c e 。) 频率和染色体畸变率显著增加，还可导致染色体形态不良和着丝粒早裂等 现象 2 0 】。刘向辉等通过对使用亚硒酸钠( n a s e o 。) 处理后对蚯蚓生长、发育及死亡 的影响和蚯蚓的富硒作用进行了研究，结果表明n a s e o ；的质量分数越高，蚯蚓的 死亡率也越高，富硒量也越大，二者存在一定的正相关性 2 1 】。权福实等通过给小 白鼠肌肉注射不同剂量的亚硒酸钠复制出了急性硒中毒的动物模型，剖检发现， 硒对小白鼠的肝脏、心脏、肺的影响最大，组织学检查表明各器官的病理组织学 变化明显，为硒中毒的研究提供依据 2 2 1 。刘琼等研究了补充大剂量硒对谷胱甘肽 过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶的基因表达和酶活性的影响，以及对大鼠肝组织 的作用，结果表明大剂量补硒降低谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶基因 表达和酶活性，并造成肝组织损伤，该作用与过量硒致组织脂质过氧化水平升高 相关联田j 。 硒毒性的强弱依其化合物种类的不同而异，并且硒引起的毒性反应的强弱与 山东师范大学硕士学位论文 给药途径、动物的营养状况以及不同种属动物对硒的易感性等多种因素有关，因 此对不同硒化合物的毒性大小y 目莆看法尚不一致。一般认为，无机硒酸盐和亚 硒酸盐都可作为硒的补充剂，但它们相对于有机硒化合物毒性较大；有机硒易被 机体吸收但仍具有毒性，其中，硒半胱氨酸的毒性较大，硒蛋氨酸的毒性则相对 较，j 、 2 4 】。 目前有关硒化合物的毒性作用机制还不十分清楚，对其毒性作用的解释主要 可归纳为以下几方面： 自出基理论 硒毒性作用机制的活性氧自由基理论是s e k o 等人口5 增先提出的，并有大量实 验支持这一学说，是目前关于硒的毒性作用机制的最主要学况。s e k o 等人认为亚 硒酸盐( s e 0 ，“) 等硒化合物与还原型谷胱甘肽( g s h 。) 在组织内反应产生硒化氢 ( h 。s e ) 等中间代谢产物，这些代谢中间产物易被氧化，产生超氧阴离子( o z 一) 及其它形式的活性氧。在硒浓度较高的情况下，产生的活性氧超过机体抗氧化能 j 力时，就可能导致包括对蛋白酶活性的抑制和引起生物膜的脂质过氧化在内的机 体氧化损伤或引起d n a 碱基修饰或链的断裂，导致细胞突变、代谢障碍直至死亡。 并且，其反应的有害产物如h 2 0 ，或r 0 0 h 又将进一步促进硒催化产生活性氧从而造 成恶性循环。研究表明，在辐射、衰老等导致体内过氧化物浓度升高的情况下或 在眼、肝、肾等氧化代谢旺盛的组织中，硒的毒性作用更大，造成的损伤也尤为 突出【2 6 l 。 硒对酶活性的影响 另有报道，过量的硒对体内的多种酶的活性会产生影响 2 4 1 。如：硒在体内可 攻击特定的脱氢酶系统，尤其是琥珀酸脱氢酶，使之失活；过量的硒还可抑制s 一 腺苷蛋氨酸合成酶、蛋氨酸腺苷转移酶、6 氨基一y 一酮戊酸脱水酶、锌铜超氧化 物歧化酶、过氧化物酶等的活性。虽然随着硒摄入量的增加，6 s h p x 的活性会不 断升高，但最终会由于高硒使肝脏受损而导致该酶的活性下降。张在香等的研究 结果表明：高硒组大鼠的0 s h p x 、i d i 及p h g p x 等含硒酶的活性明显低于适硒 饲料组，并提示它们可作为硒中毒的早期生化指标2 7 1 。f r e n k e l 等人用完整的h e l a 细胞和分离的核与提取的聚合酶研究发现：n a 2 s e 0 3 可抑制d n a 聚合酶q 、r n a 聚合酶i 、，同时也抑制r n a 聚合酶l i 对外源性d n a 的转剥2 8 。过量硒对体 内多种酶活性的抑制作用可能是其毒性机制的又一个方面。 山东师范大学坝士学位论文 硒对机体的其它影响 摄入过量的硒可使体内维生素a 的水平下降，而维生素a 参与细胞正常分化、 维持正常细胞的表型，调节细胞膜的稳定性。还有研究显示：给正常荷肝细胞瘤 小鼠皮下注射n a s e o 。能显著增加肝细胞瘤中c a m p 水平【29 1 ，从而改变细胞的 c a m p c g m p 比例。细胞内c a m p c g m p 保持一定比例，可调节细胞生长、分裂活动， 如两者比例失调，必然会影响细胞的生长和增殖。 在亚细胞水平上，硒还能影响线粒体的功能。这可能是由于过量硒可使巯基 氧化从而抑制或损害线粒体内的一些酶或功能蛋白，以及过氧化作用产生的活性 氧自由基可能损害线粒体膜的结构和功能从而影响能量代谢。 2 应用生物标志物监测环境污染的研究进展 2 1 生物标志物的概念与特性 生物标志物在当今许多学科中都有所研究和应用，故对生物标志物的解释也 不尽相同。在生态毒理范畴，有人认为生物标志物是生物体组织或体液样品中或 在个体水平上所能检测到的生化、细胞或行为变化，这种变化可阐明生物体暴露 和产生生物效应的信息 3 。】。 应用生物标志物可以对进入环境的化学物质的生物效应、环境影响和生态风 险进行评价，因此现在已成为环境科学的一个重要研究内容。这与传统的生物检 测方法不同。传统的生物检测方法和技术所采用的各种指标大多数指示环境因子 在个体、种群、群落和生态系统水平上的影响，具有较高的生态相关性，可以反 映污染物对生态系统的整体影响，但它只能阐明后期效应，而不能揭示其作用机 理，并且缺乏预警价值。作为指示污染物危害效应的早期生物信号，生物标志物 可在早期预测、预报个体水平和个体水平以上的生物效应，反映生物体从健康到 疾病这一连续过程上的确切位置。因此，掌握污染物危害发生6 f 生物标志物的情 况就可以制定预防性的管理措施，及时避免或减轻环境污染的危害。 生物标志物一般须具有以下一些特性口1 ： 具有一定的敏感性，生物标志物的敏感性应高于一般生物检测指标； 反应要有一定的稳定时间，同时要快速； 在分子和生化水平上的效应( 效应标志物) 与高级生物学水平上的效应( 如 生长、繁殖) 联系在一起： 1 0 山东师范大学硕：仁学位论文 具有一定野外应用价值； 要求选取对受请坐物损害较小的指标，技术易于掌握。 但一种标志物往往难以同时具备这些特性，为减少结果的模糊性和误导性， 可同时使用几种标志物进行进行检测。 2 2 几类主要污染物的特异性生物标志物 标志物要在生念系统研究中得到广泛运用，它应是针对一类污染而非针对某 一种特定污染产生的反应。特异性标志物可反映特定污染物的不良反应，有助于 建立暴露一效应关系。混合暴露时，高特异性标志物可用以确定污染物的化学性质。 但非特异性标志物也可提供环境暴露的有关信息。通过近年来的不断探索，人们 已发现了一些主要污染物的特异性生物标志物，如： 重金属的生物标志物，主要有：金属硫蛋白( m t s ) 、抗氧化酶类( 包括超 氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶等) 、还原型谷胱甘肽( g s h ) 、 外周血清转氨酶、免疫标志物等； 。， 有机磷农药的生物标志物，主要有：胆碱酯酶( c h e ) 、对氧磷酶、烷基硫 酸酯等； ， 多环芳烃( p a h s ) 、多氯联苯( p c b s ) 等的生物标志物，主要有：混合功能 氧化酶( m f o ) 、谷胱甘肽转移酶( g s t s ) 、超氧化物歧化酶( s o d ) 和谷胱甘肽过氧 化物酶( g p x ) 和d n a 加合物等。 2 3 生物标志物检测研究的热点 2 。3 。l 行为标志物检测 行为标志物的检测可反映发生在较低生物水平( 细胞或分子水平) 所产生的 综合效应。许多毒物都可导致神经毒性，亚致死量下生物神经系统的生化变化将 直接影响生物体的正常行为。若行为的变化影响了生物的繁殖、行动、捕食、回 避等行为，则将对生物的生长、发育乃至存活产生不利的影响，从而间接导致种 群水平的变化。 行为标志物检测的最大优点是对生物不产生损害。 2 3 2 生理标志物检测 生理标志物包括一些特异的生理反应终点，如免疫学反应，也包括普通的生 理现象，如生长、繁殖、发育等。确认污染诱导的生理变化首先要了解测试生物 山东师范大学钡= b 学位论文 的正常生理状态。近年来，技术发展已使人们可同时监测多个生物体的生理指标， 可用于检测捕食率、尿量、粪量、生长率等。对水生生物进行的连续检测有血循 环、分泌、渗透压调节、生长、繁殖等。有的生理指标既是生理参数又是行为参 数。如鱼的换气行为是与耗氧率密切相关的，鱼鳃组织是首先接触污染物的组织， 故会产生明显生理变化，影响鱼的呼吸，同时伴随相应行为变化。这些生理指标 都涉及多个组织或系统，对它们的损害将导致生存活力下降。 生理标志物检测包括：生长余能( s f g ) 检测、免疫毒理学标志物检测、组织 病理标志物检测等。常用的如红细胞微核的检测：红细胞微核及核异常测定是一 种简便、迅速、灵敏的遗传毒理学测定方法。h o o f t m a n 最早将微核测定法应用于 鱼类，证明化学诱变剂甲基磺酸乙酯( e m s ) 能诱发泥荫鱼( u m b r ap y g 蕊a c a ) 外 周血中红细胞微核的形成3 2 】。近年来，许多国内外学者以黄鳝、泥鳅等水生生物 为实验材料，进行了大量微核实验研究，监测具有诱变活性的农药和除草剂等【3 ”3 对水生生物遗传物质的损害及毒理效应。为环境污染的监测提供了一种行之有效 的生物学方法。 2 3 3 生化标志物检测 污染导致的最初反应是从分子相互作用开始的，因此，生化标志物是生物体 中最早可测得的污染物诱导反应，可为更高生物水平可能产生的损害提供预警信 息。生化变化常涉及蛋白水平的变化、酶活性改变或d n a 分子的变化。其中有与 本研究相关的酶，如： 超氧化物歧化酶( s o d ) ：该酶与过氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧化物酶 ( g s h p x ) 等共同构成动物体内的抗氧化酶类，并被认为是其中发挥关键性抗氧化 作用的酶，具有高度诱导性35 1 。污染物进入生物体内进行的生物转化过程中能形 成多种中间产物，其中部分中间产物可进入氧化还原循环，产生大量的活性物质； 同时，脂质过氧化可产生丙二醛，进而引发机体的氧化应激。s o d 可有效清除生物 体内的超氧阴离子自由基( 0 ：一) ，保护细胞免受损伤。 谷胱甘肽硫转移酶( g s t ) ：g s t 的活性可在许多情况下被诱导而发生变化， 这种变化可以作为监测环境污染的一项灵敏指标。g s t 是生物体内重要的解毒酶， 其主要功能是催化g s h 的巯基与一些亲电子化学物结合，从而保护一些生物大分 子物质如d n a 和蛋白质免受损伤；同时g s t 还可以与一些难溶于水的物质结合， 使之极性增强，成为水溶性化合物排出体外 3 6 】。g s t 还具有谷胱甘肽过氧化物酶 山东师范大学硕士学位论文 ( g s h p x ) 的抗氧化特性，能防止脂质的过氧化损伤，对短期的氧化应激起到防御 作用。 乙酰胆碱酯酶( a c h e ) ：有机磷农药对乙酰胆碱酯酶有特异性抑制作用，这 种抑制作用目前己研究的较为成熟。乙酰胆碱酯酶的主要功能是在神经传导过程 中分解神经递质乙酰胆碱；若a c h e 酶活性受到抑制，会造成神经节突触部位积累 大量乙酰胆碱不能被分解，突触后膜的胆碱受体不断被激活，将使神经纤维长时 间维持在兴奋状念，而突触部位正常的神经冲动传递受到阻碍。中毒的动物出现 行为变化，如表现出兴奋、痉挛，最后瘫痪、死亡。 由于水体中的污染物通常是微量的，因此用常规的实验方法往往不能监测出 其对生物体的毒害；而生物标志物是生物体受毒害的预警信号，是一种敏感的监 测工具，它可以用来测定少量或微量污染物对生物的亚致死效应，如通过检测胆 碱酯酶所受到的抑制，就可以从分子水平上了解有机磷等污染物对生物体的毒性 影响，但这并不是最终的毒理效应。生物标志物的种类很多，但有些生物标志物 并非是某类污染物专一的、特异性的指标，有时可能会导致人们得出错误的结果。 为避免出现错误，可将多种酶联合用作生物标志物，以保证监测的精确性和稳定 性，同时可以监测多种污染物对生物体的危害。 2 4 生物标志物检测研究的发展方向 有学者提出了生物标志物今后研究的重点 3 “，主要包括： 复合污染状态下的生物标志物响应的研究。在实际环境中生物有机体主要 暴露于复合污染物而非单个化学物质，通过研究复合污染物暴露体系下生物标志 物响应，并综合考虑生物有机体大小、生长发育和性别等标志响应物的影响，将 会大大提高标志物在指示实际环境中暴露与效应的准确性和灵敏度，使标志物检 测更能准确地反应实际环境状况。 多指标检测体系的应用和发展。 生物标志物的生态相关性的阐述。对生物标志物的测定结果与特定环境致 变之间的关系研究，找出生物标志的效应与相关种群、群落和生态系统水平效应 的直接关系，是生物标志物研究的重要任务之一。 3 本研究的的立题依据和意义 当前，全球范围内的水环境污染日益严重，直接危害着各种水生生物，包括 鱼类的生存，同时也对人类的健康和生存形成了严重威胁。对于水环境的污染， 山东师范大学硕士学位论文 人们研究的重点往往是各种农药和重金属等，而硒盐对鱼类( 特别是对泥鳅) 的 毒性的研究少见报道。不应忽视硒这种潜在的环境威胁因素的影响。 泥鳅是一种常见的淡水鱼种，在我国分布广泛，有较强的生命力，对污染物 的耐受能力较高，还具有较高的食用和药用价值口”，并正逐渐成为一种有较高经 济价值的养殖鱼类。本研究以泥鳅为实验对象，研究了不同质量浓度的亚硒酸钠 对泥鳅的急性毒性，及在亚致死作用下对泥鳅血浆中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽 硫转移酶