水體Hg2+對中華絨螯蟹毒性作用研究.pdf

1、中華絨螯蟹是年產值超過百億元的中國支柱水產養(yǎng)殖種類。汞是危害最嚴重的環(huán)境污染物之一。本研究以該蟹作為研究對象,綜合形態(tài)學、生理學、生物化學、毒理生態(tài)學的方法和技術,輔以電鏡、生化酶學、微量元素分析等手段,旨在闡明水體Hg2+對該種動物的毒性作用機制。全文由五章組成。
　　 第一章對國內外水體重金屬對甲殼動物毒性作用的相關研究的進行了回顧和綜述,綜合報道了國內外有關重金屬對甲殼動物毒性作用研究的主要進展,以及在研究內容、研究方法存

2、在的局限性,并提出本論文采取的技術路線。
　　 第二章研究了水體Hg2+對中華絨螯蟹扣蟹蛻皮、生長和存活的影響及蟹體內汞含量的分布情況。實驗研究表明水體Hg2+對扣蟹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、蛻皮數和蛻皮率的變化趨勢趨于一致,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)對中華絨螯蟹前鰓、后鰓和肝胰腺顯微和超微結構的影響。0.01 mg/l Hg2+處理組蟹前鰓和后鰓組織結構相比對照組都沒有出現顯著變化,隨水體Hg2+濃度的升高,鰓組織結構出現明顯的病理變化,

4、且變化程度隨著水體Hg2+濃度的升高而加深,病理表現為:上皮細胞腫脹,鰓葉厚度增加,血腔減小,末端膨大,角質膜出現波狀拱起,血細胞數目增加,鰓絲間分泌物大量出現,鰓葉扭曲,末端首先壞死,隨后柱狀細胞開始破損解體,上皮層解體,整體結構破壞嚴重,鰓葉空泡化等。鰓超微結構對Hg2+更加敏感,0.01 mg/lHg2+濃度組即出現一定的病理變化,隨著水體Hg2+濃度的逐漸升高,病理變化也逐漸加深,如角質膜增厚,電子密度變得不均一;鰓腔內出現顆粒

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

6、分細胞破裂,細胞物質外流,上皮細胞變性解體,橫切面已經完全喪失了正常的結構,基膜與細胞層之間形成較大的空泡,細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+濃度組已經出現病理變化,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:線粒體內部"嵴"結構斷裂,出現空泡,核仁物質濃縮,細胞質空泡增多,細胞原生質崩解,基膜增厚,疏松,細胞空泡化。
　　 第四章研究了水體Hg2+對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+濃度的升高呈現出先上升后下降的變化趨勢,兩種組織中的SOD活性最高值分別出現在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"高-低-高’’的變化趨勢,酶活力的最高值均出現在0.05 mg/l Hg2+處理組。
　　 丙二醛是脂質過氧化作用的產物之一。本實驗中,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)體內脂質過氧化反應逐步加劇。
　　 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,僅相當于對照組酶活力的1/3左右,表明鰓的功能受到顯著影響。
　　 水體Hg2+對

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+對脂肪酶活性則有濃度依存的增強作用,低濃度增強高濃度抑制其酶活力。
　　 水體Hg2+對肝胰腺代謝酶活力的影響方式為:隨著Hg2+濃度的增高,肝胰腺谷丙轉氨酶(GPT)、谷草轉氨酶(GOT)不斷下降;而酸性磷酸酶(ACP)和堿性磷酸酶(AKP)活力則呈現出呈先增加后減少的變化趨勢。
　　 水體H

11、g2+對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氨酶(GOT)、谷丙轉氨酶(GPT)、酸性磷酸酶(ACP)和堿性磷酸酶(AKP)均呈現出先上升后下降的變化趨勢。
　　 Sephadex G-75凝膠柱的結果顯示,水體Hg2+誘導中華絨螯蟹肝胰腺內金屬硫蛋白(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,測定不同Hg2+濃度

12、處理下,肝胰腺金屬硫蛋白(MT)含量。結果表明:0.01 mg/l Hg2+處理組已誘導金屬硫蛋白合成,隨著水體中Hg2+濃度的增高,0.10 mg/l Hg2+MT含量時達到峰值。
　　 綜合上述實驗結果,水體Hg2+對中華絨螯蟹的毒性作用機制可認定為:水體Hg2+主要由鰓吸收進入血淋巴,并主要在鰓和肝胰腺為主的組織器官內積累,當Hg2+隨著血淋巴到達全身各處時,首先對機體的酶和生物大分子的結構和功能產生影響,隨著Hg2+濃度