（动物学专业论文）镉对南方鲇抗氧化酶系统和脂质过氧化作用的影响.pdf

一 m a s t e rd i ss e r t a t i o n e f f e c to fc a d m i u mo na n t i o x i d a n te n z y m e sa n d l i p i dp e r o x i d a t i o no f s i l u r u sm e r i d i o n a l i s c a n d i d a t e ：h u a n g f uj i a q i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gy a o - g u a n g s u r p o r t e db yt h es p e c i a lf u n df o ra g r o s c i e n t i f i cr e s e a r c hi nt h e p u b l i ci n t e r e s t ( n o 2 0 0 9 0 3 0 4 8 一0 8 ) s c h o o lo fl i f es c i e n c e ，s o u t h w e s tu n i v e r s i t y c h o n g q i n g ，c h i n a m a y ，2 0 11 jt 独创性声明 学位论文题目：镉对南方鲇抗氧化酶系统和脂质过氧化作用的影响 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，文中己加 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：重南力9 璃 签字日期：加rf 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印件和磁盘，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) o 学位论文作者签名：重砌t ，：，奇 签字日期：l j 年月i i ) 日 | p 叶 目录 中英文缩略词对照表i 摘要i i a b s t r a c t i v 1 文献综述l 1 1 镉污染的危害1 1 2 预防及控制措施3 1 3 镉暴露途径4 1 4 食物链之间镉的富集和生物放大4 1 5 我国镉污染资料5 1 6 镉和抗氧酶系统。6 1 7 金属硫蛋白( m t ) 1 1 1 8 研究的目的和意义1 4 2 材料和方法1 5 2 1 实验鱼及其驯养l5 2 2 试验仪器和试剂l5 2 3 实验设计l5 2 4 取材方法和样品处理1 6 2 5 实验分析方法l6 2 6 数据分析1 6 3结果17 3 1 镉对南方鲇肝脏抗氧酶系统的影响1 7 3 1 1 镉对南方鲇肝脏c a t 活性的影响1 7 3 1 2 镉对南方鲇肝脏s o d 活性的影响1 8 3 1 3 镉对南方鲇肝脏g p x 活性的影响2 0 ，r ”毒 3 2 镉对南方鲇肝脏丙二醛( m d a ) 含量的影响2 2 3 3 暴露2 8 d 后5 0 i _ t g l 镉对南方鲇各组织中抗氧化酶活性的影响2 3 3 3 1 暴露2 8 d 后5 0 i t g l 镉对南方鲇各组织中c a t 活性的影响2 3 3 - 3 2 暴露2 8 d 后5 0 i - t g l 镉对南方鲇各组织中s o d 活性的影响2 3 3 3 3 暴露2 8 d 后5 0 l t g l 镉对南方鲇各组织中g p x 活性的影响2 5 4 讨论2 7 4 1 镉对南方鲇肝脏抗氧化酶系统活性的影响2 7 4 1 1 镉对南方鲇肝脏c a t 活性的影响2 7 4 1 2 镉对南方鲇肝脏s o d 活性的影响2 8 4 1 3 镉对南方鲇肝脏g p x 活性的影响2 9 4 2 镉对南方鲇肝脏m d a 含量的影响3 0 4 3 抗氧化酶活性的组织特异性3 l 4 3 1c a t 活性的组织特异性3 1 4 3 2s o d 活性的组织特异性31 4 3 3g p x 活性的组织特异性3 2 参考文献3 3 致谢4 3 在校期间发表论文及学术活动情况4 5 西南大学硕十学位论文 中英文缩略词对照表 ii i r o s r n s s o d c a t g p x g s h m t a t s d r i a i 之c p o b n 0 2 一 h 2 0 2 d m s o e s r m a p k g s t m t n a d p h n o r i a e l i s a a l b m d a d 中英文缩略词对照表 r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s 活性氧自由基 r e a c t i v en i t r o g e ns p e c i e s 活性氮自由基 s u p e r o x i d ed i s m u t a s e 超氧化物歧化酶 c a t a l a s e 过氧化氢酶 g l u t a t h i o n ep e r o x i d a s e 谷胱甘肽过氧化物酶 g l u t a t h i o n e谷胱甘肽 m e t a l l o t h i o n e i n金属硫蛋白 a g e n c yf o rt o x i cs u b s t a n c e sa n dd i s e a s e 美国有害物品和疾病登记署 r e g i s t r y i n t e r n a t i o n a l a g e n c y f o rr e s e a r c ho n 国际癌症研究机构 c a n c e r n - t e r t b u t y l a l p h a - ( 4 - p y r i d y l l o x i d e )a - ( 4 - 吡啶基- 1 一氧) - n - 叔丁 n i t r o n e基硝基酮 s u p e r o x i d ea n i o n超氧阴离子 h y d r o g e np e r o x i d e过氧化氢 d i m e t h y ls u l f o x i d e二甲基亚砜 e l e c t r o ns p i n - r e s o n a n c es p e c t r o s c o p y电子自旋共振技术 p r o t e i nk i n a s e s蛋白激酶 g l u t a t h i o n es t r a n s f e r a s e谷胱甘肽转移酶 m e t a l l o t h i o n e i n 金属硫蛋白 t r i p h o s p h o p y r i d i n en u c l e o t i d e还原型辅酶i i n i t r o u so x i d e 氧化亚氮 r a d i oi m m u n o a s s a y 放射免疫测定法 e n z y m el i n k e di m m u n o s o r b e n ta s s a y 酶联免疫吸附法 a l b u m i n 白蛋白 m a l o n d i a l d e h y d e丙二醛 d a y 天 西南大学硕士学位论文摘要 镉对南方鲇抗氧化酶系统和 脂质过氧化作用的影响 动物学专业硕士研究生皇甫加清 指导教师张耀光教授 摘要 本文研究了镉对南方鲇( s i l u r u sm e r 砌o n a l i s ) 的抗氧化酶活性以及脂质过氧 化作用的影响。镉处理设置三个浓度组，分别为5 0 i - t g l 、5 0 0 9 9 l 、5 0 0 0 i - t g l ， 并设置一个对照组。分别在1d 、7 d 、1 4d 、2 1d 和2 8d 取肝脏进行过氧化氢酶 ( c a t ) 、超氧化物歧化酶( s o d ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g p x ) 活性的测定以 及脂质过氧化产物丙二醛( m d a ) 含量的测定。结果显示：在l d 和7 d 时，随着 镉浓度的增加，肝脏内的c a t 和g p x 活性呈现先增高后降低的趋势；在1 4 d 、 2 1 d 、2 8 d 时，肝脏内的c a t 和g p x 活性随着镉浓度的增加而降低；其中c a t 和g p x 活性的峰值出现在5 0 0 i t g l 组暴露1 d 后，最小值出现在5 0 0 0 i - t g l 组暴露 2 8 d 后。在1 d 时，随着镉浓度的增加，肝脏s o d 酶活性表现为先降低再升高再 降低；在7 d 时，随着镉浓度的增加，肝脏s o d 酶活性表现为先升高再降低；在 1 4 d 、2 1 d 、2 8 d 时，肝脏s o d 活性随着镉浓度的增加而降低；其中s o d 活性的 峰值出现在5 0 0 i _ t g l 组暴露l d 后，最小值出现在5 0 0 0 - t g l 组暴露2 8 d 后。在ld 、 7d 、1 4d 、2 1d 和2 8d ，肝脏m d a 含量均随着镉浓度的增加而增加。 在5 0 t g l 镉溶液中暴露2 8 d 后，取肝脏、肾脏、脑、心脏、肌肉、前肠和鳃 进行过氧化氢酶( c a t ) 、超氧化物歧化酶( s o d ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g p x ) 活性的测定，结果显示：肝脏、肾脏、鳃、前肠、脑、心脏中的c a t 酶活性均显 著下降，肌肉c a t 酶活性无变化；肾脏、鳃的s o d 活性下降，前肠和肌肉的s o d 活性升高，肝脏、脑、心脏中s o d 酶活性无变化；肝脏、肾脏、鳃、前肠、肌肉 和脑中的g p x 酶活性降低，心脏中g p x 酶活性无变化。 以上结果表明，镉对南方鲇肝脏抗氧化酶系统的影响主要表现为：在试验早 期( 1 d 7 d ) ，随着镉浓度的增加，抗氧化酶活性表现为先升高再降低；在试验后 期( 1 4 d 2 8 d ) ，随着镉浓度的增加，抗氧化酶活性随之降低。其原因是在暴露初 期，南方鲇肝脏对镉毒性有适应性反应，抗氧化酶活性表现为诱导；到了后期， 随着镉浓度的增加以及暴露时间的延长，镉毒性超过了南方鲇肝脏的适应能力， 所以抗氧化酶活性随之降低。脂质过氧化作用表现为随着镉浓度的增加，脂质过 i i ， ， 西南大学硕士学位论文 摘要 曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼! ! 曼曼皇曼量皇笪曼曼笪皇曼量曼曼邕量曼曼量量曼曼曼邑曼曼曼量曼皇曼! ! ! 舅曼曼皇曼舅皇量曼曼皇曼曼曼曼蔓曼曼曼曼i ；ii 鼍 氧化损伤随之增加。抗氧化酶活性的组织特异性结果表明，组织酶活性差异与组 织的生理功能息息相关。 关键词：南方鲇；镉；抗氧化酶系统；脂质过氧化作用 两雨大学硕七学位论文 a b s t r a c t e f f e c to fc a d m i u mo na n t i o x i d a n te n z y m e s a n d l i p i dp e r o x i d a t i o nm s i t h r u s ，托2 ，1 口z d n a i r s m a j o r ：z o o l o g y c a n d i d a t e ：h u a n g f uj i a q i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gy a o g u a n g a b s t r a c t t oe x p l o r et o x i ca c t i o no ft h ec a d m i u mc h l o r i d e ( c + ) t oa n t i o x i d a s ea n dl i p i d p e r o x i d a t i o no fs o u t h e r nc a t f i s h ( s i l u r u sm e r i d i o n a l i sc h e n ) ，w ee x p o s e dj u v e n i l e s o u t h e mc a t f i s ht oc + ( 5 0 9 9 l 、5 0 0 g l 、5 0 0 0 r t g l ) f o rl d ，7 d ，1 4 d ，2 1 d ，2 8 d a n d t h e n ，t h ec o m e mo fm a l o n d i a l d e h y d e ( m d a ) a n da c t i v i t i e s o fc a t a l a s e ( c a t ) ， s 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 ep e r o x i d a s e ( g p x ) f r o ml i v e r , k i d n e y , g i l l ， b r a i n ，h e a r t ，i n t e s t i n ea n dm u s c l eo ft h et r e a t e d m e r i d i o n a l i sw e r em e a s u r e d t h e l i v e rr e s u l t ss h o w e d ：i nlda n d7 dt r e a t m e n t ，丽t l lt h ei n c r e a s i n go fc a d m i u m c o n c e n t r a t i o n ，t h eg p xa n dc a ta c t i v i t yi n c r e a s e da tf i r s ta n dt h e nd e c r e a s e d ；w h i l e 14 d ，21da n d 2 8 dt r e a t m e n t ，t h ea c t i v i t yo fc a ta n dg p xr e d u c e dw i t ht h e c o n c e n t r a t i o n so fc a d m i u mi n c r e a s i n g ；t h ea c t i v i t yo fc a ta n dg p xr e a c h e dt ot h e p e a l ( o f5 0 0 9 9 la f t e r ldt r e a t m e n t ，t h em i n i m u mr e a c h e dt o5 0 0 0 p g la f t e r2 8 d t r e a t m e n t a f t e rldt r e a t m e n t ，s o da c t i v i t yd e c r e a s e da tf i r s tt ot h ep e a ko f5 0 0 p g l ， t h e ni n c r e a s e da n df i n a l l yd e c r e a s e dw i t l lt h ei n c r e a s i n go fc a d m i u mc o n c e n t r a t i o n ； h o w e v e ra f t e r7 dt r e a t m e n t ，i ti n c r e a s e df i r s t l ya n dt h e nd e c r e a s e d ；t o14 d ，21d ，2 8 d t h el i v e rs o da c t i v i t yi n c r e a s e dt ot h em i n i m u mo f5 0 0 0 “g lw i t ht h ed e c r e a s eo f c a d m i u mc o n c e n t r a t i o n ；w h i l e ，t h em d ac o n t e n ti n c r e a s e d 谢t i lt h e i n c r e a s i n go f c a d m i u mc o n c e n t r a t i o nf r o mb e g i n n i n gt oe n d t h ec a t a l a s e ( c a t ) ，s 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 ep e r o x i d ep h y s i c a l a c t i v i t y ( g p x ) a c t i v i t ya s s a yf r o mt h el i v e r , k i d n e y , b r a i n ，h e a r t ，m u s c l e ，i n t e s t i n ea n d g i l l sw e r ec a r r i e do u ta f t e r2 8 dt r e a t m e n to f5 0 “g lc a d m i u m t h er e s u l t ss h o w e d ：t h e c a ta c t i v i t yf r o ml i v e r , k i d n e y , g i l l ，f o r e g u t ，b r a i na n dh e a r tw e r es i g n i f i c a n t l y i v 西南大学硕士学侍论文 a b s t r a c t 曼曼曼皇曼曼量曼曼皇曼曼曹舅曼曼曼i i 舅皇曼曼舅曼曼曼曼曼曼曼鼍舅曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼量曼曼舅兽鼍曼曼曼量曼曼舅 d e c t e a s e d ，w h i l ei td i dn o tc h a n g ef r o mm u s c l e ；s o da c t i v i t yf r o mk i d n e y ，g i l lw e r e d e c r e a s e d ，f r o mf o r e g u ta n dm u s c l ew e r ei n c r e a s e d ，w h i l ef r o ml i v e r , b r a i na n dh e a r t w e r en oc h a n g e ；g p xa c t i v i t yf r o ml i v e r , k i d n e y , g i l l ，f o r e g u t ，m u s c l ea n db r a i nw e r e d e c r e a s e db u tn oc h a n g ef r o mh e a r t i ns u m ，t h ei n f l u e n c eo fc a d m i u mt os o u t h e r nc a t f i s hl i v e ro na n t i o x i d a n te n z y m e s y s t e m s h o w sa sf o l l o w s ：t h ee a r l ys t a g e ( 1d 一7 d ) ，a n t i o x i d a n te n z y m ea c t i v i t y i n c r e a s e df i r s ta n dt h e nd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fc a d m i u mc o n c e n t r a t i o n ；t h el a t e s t a g e ( 1 4 d - 2 8 d ) ，i td e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fc a d m i u mc o n c e n t r a t i o n 1 1 1 er e a s o nc a nb ea n a l y z e da sf o l l o w i n g ：i nt h ee a r l ys t a g et r e a t m e n t ，s o u t h e r n c a t f i s hl i v e rh a sa d a p t i v er e s p o n s et oc a d m i u mt o x i c i t y , m a n i f e s t i n gt h ei n d u c t i o no f a n t i o x i d a n te n z y m ea c t i v i t y ；b u ti nt h el a t e rs t a g e ，w i t ht h ei n c r e a s eo fc a d m i u m c o n c e n t r a t i o na n de x p o s u r et i m e ，c a d m i u mt o x i c i t yi sb e y o n dt h el i v e rb e a ra b i l i t yo f s o u t h e r nc a t f i s h ，s ot h ea n t i o x i d a n te n z y m ea c t i v i t i e sa r ed e c r e a s e d l i p i dp e r o x i d a t i o n s h o w e da ni n c r e a s ew i mt h ec a d m i u mc o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d t i s s u e - s p e c i f i cr e s u l t o fa n t i o x i d a n te n z y m ea c t i v i t ys h o w st h a te n z y m ea c t i v i t yi sc l o s e l yr e l a t e dt ot h e p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n so ft h et i s s u e s k e yw o r d s ：s i l u r u sm e r i d i o n a l i sc h e n ；c a d m i u m ；a n t i o x i d a n te n z y m e s ；l i p i d p e r o x i d a t i o n v 西南大学硕十学位论文文献综述 曼暑曼曼皇曼曼曼曼曼皇曼曼皇曼笪曼曼曼曼量曼孽曼曼皇量曼曼皇皇曼皂蔓曼曼鼍曼曼曼曼量皇量舅量寰舅_ i i i 一鼍舅曼曼鼍寡舅 1 文献综述 镉，原子序数4 8 ，原子量1 1 2 4 1 1 ，是有银白色光泽的金属，熔点3 2 0 9 c ，沸 点7 6 5 ，相对密度8 6 4 2 9 c m 3 ，有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失 去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成 卤化镉，也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。自从1 8 1 7 年德国的化学家fs t r o h m e i e r 发现了镉这种元素以来，镉对生物体的影响已经涉及 到方方面面，比如镉对生物体抗氧化系统的影响，镉进入环境之后，不管是对陆 生生物还是水生生物，都是一个重要的污染物。镉对环境能造成较大的污染，尤 其是对池塘、湖泊、以及河流的影响更深。因此，相对于陆生生物来说，栖息于 水中的鱼类更容易受到这类污染物的影响。镉的毒效应涉及到生物累积( u s h a ， 2 0 0 0 ) ，轻度贫血，骨质疏松症，和肺气肿( p e r a j ae ta l ，1 9 9 8 ) 以及引起氧化应 激( e r c a le ta l ，2 0 0 1 ) 等。氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内高 活性分子如活性氧自由基( r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s ，r o s ) 和活性氮自由基 ( r e a c t i v en i t r o g e ns p e c i e s ，r n s ) 产生过多，氧化程度超出氧化物的清除， 氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。r o s 是在线粒体的呼吸作 用中氧气的不完全还原所造成的，另一方面是由内质网、细胞膜、过氧化物 酶体中一系列正常的代谢反应的副产物。当r o s 的生成超过抗氧化系统的容 量时，氧化应激便发生了。机体存在两类抗氧化系统( a n t i o x i d a n td e f e n s e s y s t e m s ) ，一类是抗氧化酶系统，包括超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、 谷胱甘肽过氧化物酶( g p x ) 等：另一类是非酶抗氧化系统，包括维生素c 、维生 素e 、谷胱甘肽( g s h ) 、褪黑素、0 【硫辛酸、类胡萝卜素、微量元素铜、锌、硒 ( s e ) 等。金属硫蛋白( m e t a l l o t h i o n e i n ，m t ) 是一类分子量低、富含半胱氨酸的 金属结合蛋白，研究表明，m t 具有显著的清除自由基、抗脂质过氧化和增强机体 免疫力的作用( z h o uzb ，2 0 0 3 ；郑军恒等，1 9 9 9 ) 。 1 1 镉污染的危害 镉是一种广泛存在的工业和环境污染物，主要来源于冶炼厂、电镀、蓄电池、 采矿的工业中。人类对镉的研究已有1 0 0 多年的历史，大量研究表明，作为机体 生长发育的非必需元素，镉能对人和动物的健康造成极大危害，美国有害物品和 疾病登记署( a t s d r ) 将镉列在前5 0 位有毒物品的第7 位( 卢国栋，2 0 0 1 ) 。在 人体内，镉的半衰期长达7 3 0 年，可蓄积5 0 年之久，为已知的最易在体内蓄积 的毒物( 张锐等，1 9 9 9 ；e n e m a njd 甜a l ，2 0 0 0 ) 。很少量的镉进入人体即可通过 生物放大和生物积累，对肺、肝、肾、骨、睾丸、胎盘等多种器官和组织造成损 【 西南大学硕士学位论文文献综述 害。随着现代工业的迅猛发展，镉污染问题也日益严重。6 0 年代于日本富山县爆 发的“骨痛病，其罪魁祸首就是镉。研究表明，镉具有致癌性，国际癌症研究 机构( i a r c ) 把镉归类为第一类人类致癌物，也有研究揭示镉具有一定的致突变 性( e n e m a njd 甜讲，2 0 0 0 ) 。 1 1 1 镉毒性 1 1 1 1 免疫系统毒性 镉对免疫系统的影响大多表现为免疫抑制，可以从各个方面影响机体的免疫 功能，但其机制目前尚不清楚。动物实验证明，镉可以通过影n f l t 淋巴细胞数量、 转化功能、亚群变化和细胞因子等来影响细胞免疫功能，可以通过抑制和损伤产 生抗体的b 细胞，使其功能和数量降低，从而影响体液免疫功能，可以通过影响巨 噬细胞、n k 细胞、红细胞等影响非特异性免疫反应。另外，最近也有报道( 李金 龙等，2 0 0 6 ) 称镉对一些细胞因子，o a i l 1 、i l 2 、i l 6 、i l 1 0 、t h f 和h s p 的分 泌会产生一定的影响。 1 1 1 2 肾脏毒性 镉致肾损伤是镉污染对人体的主要慢性危害。一般认为镉所致的肾损伤是不 可逆的，目前尚无有效的疗法，甚至还有因镉所致肾损伤而导致死亡的报道。慢 性染镉造成的肾损伤波及到整个肾脏，表现为肾小管( 主要是近曲小管) 细胞浊 肿、凋亡、坏死、增生和管腔萎缩。此外，肾小球肿胀、增生及肾间质炎症明显 可见。进入人体的镉，主要在肝脏中诱导金属硫蛋白的合成并与之结合成镉金属 硫蛋白复合物( c d m t ) 。该复合物可通过血液运输达到肾脏，经肾小球滤过后 大部分被肾小管吸收，然后释放游离的镉，产生毒性( 王文仲等，2 0 0 1 ) 。 1 1 1 3 骨骼系统毒性 镉最严重的健康危害是对骨的影响。镉引起的骨疾病不仅发生于日本“痛痛 病”地区，在长期接触镉的职业人群中也有发生。镉主要通过干扰维生素d 和胶原 的代谢引起成骨过程和骨代谢的紊乱( 李文智，2 0 0 6 ) 。有研究( 刘毅，2 0 0 3 ) 表明：镉损伤成骨细胞和软骨细胞，镉致骨损伤时所需的组织镉含量低于镉致肾 损伤时的。肾镉阈值约数千倍，也就是说即使是较低的环境镉暴露就会影响到成骨 过程和骨代谢。此外绝经后妇女骨密度降低和骨折危险性增加也与长期镉暴露有 关( 魏筱红等，2 0 0 7 ) 。 2 两南大学硕十学位论文 文献综述 1 1 1 4 神经系统毒性 动物实验表明，镉中毒可使动物脑组织发生神经元的变性、坏死；多巴胺合 成减少；转化灶形成；局部区域出现炎症反应等病理变化。镉可直接抑制含巯基 酶，亦可导致去甲肾上腺素、5 羟色胺、乙酰胆碱水平下降，对脑代谢产生不利影 响( 刘毅，2 0 0 3 ) 。此外，儿童脑组织发育不够完善，中枢神经系统对镉的敏感 性比成人高，在相同的污染环境中，镉对儿童神经系统的危害比成人严重( j i nte t a l ，2 0 0 2 ) 。 1 1 1 5 心血管系统毒性 动物实验和人群调查证明，镉可引起各种心血管系统障碍，并可对心肌和收 缩系统产生不良影响。镉对血压的影响有两种互相矛盾的研究结果，一种看法认 为镉是致高血压的病源因子，另一种观点则否定镉有致高血压的可能性，而且在 接触镉的猴子和人中，还发现了低血压而不是高血压。这表明，镉对血压可能因 剂量不同而具双向调节作用( j i nte ta l ，2 0 0 2 ) 。 1 1 1 6 生殖系统毒性 动物实验( 朱善良等，2 0 0 6 ) 表明，镉对雄性生殖系统具有毒性作用。大鼠 口服含镉饮水3 6 个月后，血清睾酮水平发生变化，睾丸及附属组织形态结构的改 变，睾丸生精功能障碍以及睾丸和附性腺内分泌功能紊乱。不少研究发现，动物 经镉盐处理后，早期主要是睾丸和附睾头部的血管形态学发生变化，然后才导致 曲精细管和附睾管等发生明显的损害。镉亦可引起卵巢病理组织学改变，造成卵 泡发育障碍，可干扰排卵和受精过程，引起暂时性不育。镉可抑制卵巢颗粒细胞 和黄体细胞类固醇的生物合成，影响卵巢内分泌功能。此外，镉还对垂体内分泌 功能，对雌激素受体、孕酮激素受体及其基因表达产生影响( 刘毅，2 0 0 3 ) 。 1 2 预防及控制措施 镉是主要的环境污染毒物之一，环境一旦遭受镉的污染，那么它对大气、水 体和土壤等的污染就很难消除。预防镉中毒的关键在于严格控制镉源、镉毒排放 和消除镉污染源。因此要坚持环境监测，严格控制“三废”排放，加强对工业镉 三废的治理( 黄宝圣，2 0 0 5 ) 。对受镉污染的土壤，可采取土壤改良措施，如在 土壤中施加石灰，以提高土壤p h 值：施用磷酸盐类肥料，使生成磷酸镉沉淀，从 而减少植物对镉的吸收。对于动物在饲喂含镉量较高的饲料时，可以添加与镉有 拮抗作用的元素如锌、铁、铜、钙、硒、维生素c 等降低镉对动物的毒性( 廖琳等， 2 0 0 2 ) 。而对于人类来说，要尽量减少食用含镉量较高的贝类、海鲜，不吸烟或 西南大学硕十学位论文 文献综述 少吸烟。 1 3 镉暴露途径 镉在一般环境中含量较低，但可以通过食物链的富集，使食品中的镉含量达 到相当高的水平。镉以食物为主要途径进入人体，对于非长期接触镉的职业者和 不吸烟者，膳食摄入是镉暴露的最大来源( 约为9 4 ) ，实际摄入量约占总摄入的 8 0 。在正常情况下，水产品中仅包括少量的镉，但水生生物能够从环境中吸收大 量的镉，通过不同累积方式在体内蓄积，以至于其体内镉含量超标。水体中的重 金属被鱼类等水生动物吸收，通常认为通过下列途径：( 1 ) 经过鳃不断吸收溶解 在水中的重金属离子，然后通过血液输送到体内的各个部位，或积累在表面细胞 之中；( 2 ) 在摄食时，水体或残留在饵料中的重金属通过消化道进入体内；( 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( 励建荣等， 2 0 0 7 ) 。镉在生物体内的积累有两种方式，体表吸附和透过体表吸收或两者兼而 有之。重金属镉被体表吸附一般指金属被体表黏液、肠胃黏液或呼吸时被鳃所滞 留；而透过体表吸收主要有3 种形式：( 1 ) 与生物大分子( 如特定蛋白质) 结合； ( 2 ) 与金属硫蛋白结合( a m i a r d t r i q u e tce ta l ，1 9 9 8 ) ；( 3 ) 还可能以离子或 低分子络合离子的形式在生物体内积累( 刘发义等，1 9 8 8 ；m e i n t y r ea d e ta l ， 1 9 7 5 ) 。 1 4 食物链之间镉的富集和生物放大 食物链之间镉的迁移影响着生产者和消费者的生态功能( v e l t m a ne ta l ， 2 0 0 8 ) 。一项研究测定植物中的镉浓度为0 1 0 0 m g g ，初级消费者蜗牛( h e l i x a s p e r s a ) 和次级消费者甲虫的幼虫( c h r y s oc a r a b u ss p l e n d e n s ) 体内镉的富集倍数分别高达 1 1 8 7 和3 1 9 0 倍，并且次级消费者甲虫的死亡率比蜗牛高3 1 ( s c h e i f l e rre ta l ， 2 0 0 2 ) ，说明镉通过食物链的生物放大，提高了捕食者的镉暴露风险。最近的研 究认为镉从植物到蜗牛之间的迁移主要是因为蜗牛以镉超富集植物为食的生活习 性( g i m b e r tfe t a l ，2 0 0 8 ) 。v e l t m a n 等( 2 0 0 8 ) 也认为污染的食品是消费者获得 镉等重金属的重要途径，即使人类也不例外。m i l l i s 等( 2 0 0 4 ) 和l iy 等( 2 0 0 6 ) 的研究认为蔬菜是人类镉暴露的主要来源，虽然不同类型的土壤中生长的植物中 元素富集程度有很大差异，但由于蔬菜相比粮食作物的可食部分所具有的巨大表 面积，一般情况下，蔬菜比粮食作物具有更大的镉暴露，人类食用蔬菜，特别是 叶菜将会引起较高的镉暴露风险( l iye ta l ，2 0 0 6 ) 。这些研究反映了镉在食物链 之间迁移的般规律，即消费者体内的镉浓度相比生产者显著提高，并构成消费 者的镉暴露风险。 4 两南大学硕+ 学位论文 文献综述 镉富集水平最高的动物是甲壳类，成年甲壳类动物体内镉的浓度是海水镉浓 度的9 0 0 一l6 0 0 倍( p r a g e rjc ，1 9 9 5 ) 。海水中生长的大型植物和鱼类具有中等镉 富集水平，其富集倍数分别是海水中镉水平的5 0 倍和1 0 0 倍( h o f f m a ndj 甜讲， 1 9 9 5 ) 。 1 5 我国镉污染资料 1 5 1 大气镉污染 在我国，大气污染的主要来源为冶炼、煅烧等排放的工业废气，以及煤、塑 料等的燃烧。镉是以颗粒物散射形式分布于空气中的，因此进入大气中的镉大部 分在排出后不久就沉降到地表。因此，大气中除了污染源的周围有高水平的镉外， 一般非排放地区镉水平较低。例如：北京西郊1 - 3 n g m 3 ，个别点最高测定值达9 8 n g m 3 ；四川渡口市6n g m 3 ，贵阳市0 1 2 1 1n g m 3 ，均值5 6n g m 3 ， ( 杨水秀等， 2 0 0 2 ) 。一般情况下农业区的大气镉浓度低于城市，我国农业环境大气的镉浓度 在1n e d m 3 以下。参考日本大气卫生标准规定的大气镉最高允许浓度1 0 0n g m 3 来评 价，大气镉污染对畜牧业的影响是不严重的。但是个别高污染地区空气中的镉超 过1 0 0 0n g m 3 ，废气中的含镉量达8 5m g m 3 ，直接的吸入就可以造成人和家畜的健 康伤害，镉沉降后的影响更加持久。 1 5 2 水体镉污染 矿山开发、工业排污和生活排污是我国水体镉污染的主要来源。水污染是镉 进入环境的最主要途径，也是镉的最主要环境迁移源。国家对水体镉污染的控制 十分重视，建立的生活饮用水、地表水、农田灌溉水和污水排放等各类标准中都 对镉做出了规定。 据我国长江干流、黄河干流、淮河干流、珠江、松花江、海滦河和大辽河等 七大水系，2 6 个国控湖泊、水库的监测发现( 赵璇等，1 9 9 8 ) ，长江水系的镉污 染在重金属污染物中仅次于汞；黄河水系有1 6 7 的断面总镉超标；淮河干流总镉 超标率1 6 7 ；滦河总镉平均超标率范围1 6 7 8 3 9 ；2 6 个国控湖泊、水库中都 发现了不同程度的镉污染问题。地表水饮用水源中的镉污染也是仅次于汞的重金 属污染物，在对作为饮用水源的城市河流污染物监测中发现，城市河流有1 8 4 6 的河断面总镉超过地表水环境质量标准中i i i 类水体标准，9 2 3 河段年均值超过地 表水环境质量标准中i i i 类水体标准。 1 5 3 土壤镉污染 我国土壤镉污染的主要来源为工业污水灌溉，电池等废弃生活垃圾和矿物肥 两南大学硕十学位论文文献综述 料( 磷肥和含锌矿物肥料) 。我国土壤的平均自然含镉量低于世界平均水平，但 是因自然背景地区差异较大和各地污染情况的不同，土壤中镉含量差别较大。 土壤镉污染在我国许多地区相当严重，并已经对动植物和人类的健康构成威 胁，直接和间接的经济损失十分巨大。据1 9 8 0 年中国农业环境报告，我国农田镉 污染面积为9 3 3 3 h m 2 ，其后邹国良( 1 9 8 9 ) 提出污染面积为1 3 3 3 3h m 2 。多年来这 一数据一直作为评估我国农田镉污染现状的主要依据。沈阳市张士灌区因污灌使 2 5 3 3h m 2 的农田遭受镉污染，其中严重污染面积占1 3 ( 周锡爵，1 9 8 7 ) 。江西大 余县污灌引起的镉污染面积达5 5 0 0h m 2 ，其中严重污染面积占到1 2 ( 刘立群， 1 9 9 0 ) 。 1 6 镉和抗氧酶系统 1 6 1 镉诱导产生自由基的证据 1 6 1 1 电子自旋共振技术( e s r ) 自旋捕集技术，就是将一不饱和的抗磁性化合物即自旋捕集剂( s p i n t r a p ) 加 入反应体系，反应中产生的短寿命自由基与自旋捕集剂结合产生另一种较稳定的 自由基，即自旋加合物( s p i na d d u c t ) ，借助于这种二次产生的稳定自由基的e p r 波谱来间接检测原来的短寿命自由基。肝是镉毒性的重要靶器官，镉诱生的自由 基与自旋捕集剂结合生成自旋加合物被排泄进入胆汁。因此胆汁中自旋加合物的 分析和检测反映了肝脏中镉诱生的自由基( k a d i i s k ae ta l ，2 0 0 0 ) 。镉注入小鼠胆 管后，自旋捕集剂仅( 4 吡啶基1 氧) - n 叔丁基硝基酮( p o b n ) 立刻注入小鼠体 内，p o b n 自由基合成物则在胆汁中能够被检测出来。超负荷的镉能提高p o b n 自由基合成物，包括超氧阴离子( 0 2 一) ，过氧化氢( h 2 0 2 ) 。用b cd m s o 作为 同位素代替物，p o b n 甲基复合物( p o b n 1 3 c h 3 ) 和p o b n 脂质自由基( p o b n l ) 在超负荷镉暴露的动物的胆汁中都能被检测出来( l i uje f a l ，2 0 0 8 ) 。 镉的毒理学牵涉到氧化应激，但是大多数研究用的是间接的方法检测r o s 。 e s r 研究则提供了一个直接的证据可以检测到镉在体内以及体外实验中都诱导生 成了自由基，比如超氧阴离子( 0 2 一) ，过氧化氢( h 2