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1、个人资料整理仅限学习使用重金属对贝类毒性效应的研究进展摘要本次研究重金属对贝类毒性效应，其中包括镉和汞对贝类的毒性效应。研究表明，镉对贝类重金属镉能够诱导SOD 、CAT 、GSH-PX三种氧化酶的活性上升, 而胁迫时间超过一定范围后, 三种酶活性均会逐下降。在研究镉对贝类的毒性影响时，主要着重抗氧化酶系活性的影响和免疫功能的探索。探明了金属硫蛋白、超氧化物歧化酶和溶菌酶基因的表达对 Cd、Hg、弧菌复合胁迫的响应情况；检测了Cd、Hg 导致的血细胞损伤，初步阐明了四角蛤蜊对 Cd、Hg 胁迫的响应机制。关键词 重金属 抗氧化酶系统胁迫免疫Abstract The study on the t
2、oxic effect of heavy metal in shellfish, including the toxic effects of cadmium and mercury on shellfish. Research shows that the rise of shellfish, cadmium cadmium can induce SOD, CAT, GSH-PX three kinds of enzyme activity, and the stress time exceeds a certain range, three kinds of enzyme activity
3、 will decline. In the study of effects of cadmium on shellfish toxicity, explore the effects and immune function is mainly the activity of antioxidant enzymes. Proven metallothionein, superoxide and lysozyme gene expression in response to Cd, Hg, Vibrio composite stress。 detection of blood cell inju
4、ry, caused by Hg Cd, the response mechanism of four to Cd, clam Hg stress.Keywords Heavy metalAntioxidant enzyme systemCoercionImmune1.镉对贝类毒性效应的研究进展1.1镉胁迫对贝类抗氧化酶系活性的影响取经重金属镉胁迫实验后的青蛤血清,用于超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性测定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用1.1.1过氧化氢酶 (CAT活性
5、测定过氧化氢酶 (CAT活性采用钼酸铵中止法,以每毫升血清或每毫克组织蛋白每秒钟分解1mol 的 H202 的量为一个活力单位。1.1.2超氧化物歧化酶 (SOD活性测定超氧化物歧化酶 (SOD活性测定原理为 :通过使用黄嘌呤 /黄嘌吟氧化酶体系生成超氧化物阴离子。加入发色基团,发色基团可被由上述体系产生的氧化物阴离子还原成为水溶性的黄色甲染料,这样 SOD 活性通过抑制发生基团的还原来测定。在本反应体系中SOD 抑制率达50%时所对应的酶量为一个SOD活力单位。1.1.3受到镉胁迫后氧化酶的活性变化受到镉胁迫后,青蛤血清和肝脏中的抗氧化酶SOD、 CAT 和GPx 的活性可在短期内达到峰值,
6、这表明Cd 在青蛤体内富集能对机体造成氧化压力 ,同时有大量活性氧产物的产生,这种刺激能使青蛤体内迅速合成抗氧化酶 ,来进行清除和转运活性氧产物。之后随着暴露时间的延长 ,抗氧化酶系活力整体逐渐下降,即青蛤清除活性氧、抵御外环境损伤的能力降低。在个别时间点,实验组酶活力显著低于对照组,表明此时抗氧化酶活力受到了抑制。贝类处于对逆境胁迫具有高易感性的不稳定状态 ,此时机体的免疫系统遭到破坏而易于遭受来自外界的病害。1.1.4谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx活性测定谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx可以催化GSH 产生 GSSG ,而谷胱甘肽还精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
7、- - - - - - -第 2 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用原酶可以利用NADPH 催化 GSSG产生 GSH,通过检测 NADPH 的减少量就可以计算出谷胱甘肽过氧化物酶的活力水平。规定为每0.1ml血清在 37 C 反应 5 分钟,或者每毫克蛋白质 ,每分钟扣除非酶反应的作用,使反应体系中 GSH 浓度降低 lumol/L 为一个酶活力单位。1.2镉胁迫对贝类免疫活性的影响1.2.1贝类的免疫防御机制软体动物具有体液免疫和细胞免疫功能，体液免疫系统由溶酶体酶，凝集素和抗菌肽等组成。细胞免疫在贝类免疫过程中起着主要作用 .血细胞的吞噬作用是整个防御系统最主要的过程，由识别，粘连
8、，摄取，破坏和清除外源细胞等不同阶段组成。贝类血细胞在营养物质的转运，伤口修复，去除代谢产物或污染物等方面起着重要作用。贝类血细胞可以细分为两种主要类型：透明细胞和颗粒细胞。颗粒细胞主要负责吞噬作用，它们又可以分为噬酸性颗粒细胞，噬碱性颗粒细胞和中性颗粒细胞。贝类血细胞可以利用溶酶体酶和呼吸爆发吞噬外源细胞和颗粒。贝类血细胞对特定刺激的呼吸爆发反应与哺乳动物的噬菌细胞类似。1.2.2镉对贝类免疫功能的影响贝类血细胞具有多种重要作用，如伤口和贝壳损伤的修复，消化，排泄以及内部防御功能。在细胞免疫反应中，血细胞的吞噬作用是抵御病原体和外源物质的主要防御措施。因此，对血细胞的毒性作用会潜在地影响这些
9、动物的生存。在Cd 污染胁迫下，经过弧菌刺激以后，其血细胞数目会有所增加。血细胞活力的增加或减少精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用与免疫系统的紊乱有关，或者说是镉通过毒性效应导致免疫系统的调节。1. 3镉对贝类的细胞毒性效应1. 3.1影响溶酶体膜稳定性在贝类细胞免疫反应中，血细胞的噬菌作用是贝类抵御病原体和外来物的主要防御措施。溶酶体在双壳贝类的免疫反应中发挥了重要的作用：激活血细胞的吞噬作用，释放水解酶类降解外来物质。但在镉等重金属离子的作用下，会引起贝类消化腺细胞溶酶体的肿胀和溶酶体膜
10、稳定性的下降。溶酶体膜的变化可能会导致其内部的水解酶类意外释放到细胞质内，从而对细胞本身造成损伤。1. 3.2导致过氧化物酶体增生过氧化物酶体是细胞质内常见的细胞器，参与了脂质和活性氧自由基的代谢过程。过氧化物酶体增生被认为是有重金属胁迫下的一种特殊的标志物。过氧化物酶体增生一般是指过氧化物酶体体积和数量的增大。2.汞对贝类毒性效应的研究进展1.1贝类在汞胁迫下的体液免疫抗氧化酶有超氧化物歧化酶(SOD、过氧化氢酶 (CAT、谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx、谷胱甘肽 (GSH和酚氧化酶 (P0等。超氧化物歧化酶可清除 02和OH而生成分子氧和 H202。Fridovich (1998指出双壳贝类
11、的细胞质和细胞核中存在有Cu或Zn二聚体的形精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用式的超氧化物歧化酶 ,线粒体中另有一种超氧化物歧化酶以Mn四聚体存在。 Jones (1981研究得出存在于过氧化物酶体中的过氧化氛酶含有亚铁血红素，可将 H202还原为分子氧和水。 Mannervik (1985研究得出谷胱甘肽过氧化物酶含有Se,其作用为利用谷胱甘肽作为底物解毒多种过氧化物。谷胱甘肽的功能是作为酶促反应的底物或以非酶促反应的方式直接结合来消除活性氧。3.重金属污染对双壳贝类毒性作用研究3.1贝类
12、对重金属污染物生物富集作用的研究研究重金属污染对贝类的生态毒理效应主要从细胞、器官、个体、种群、群落和生态系统六个层次来进行生物体因受环境污染影响，在受到严重损害前，不同生物学水平上(分子、细胞、个体等 表现出来的异常化信号指标被叫做生物标志物。应用于重金属污染研究的生物标志物有 :生物富集作用 ,生化反应，细胞结构分析，生理学特征，(zaroogian&Jaekim,2000。MatozZOetal2001。Koukouzika&Dimitriadis,2005。Rheeetal.,2007 。Munari&Mistri,2007 。早期广泛应用的生物标志物主要是生物污染物富集量调查,随着生
13、物化学、细胞生物学!免疫学和分子生物技术在生态毒理研究的应用和发展，环境污染物和生物大分子 (蛋白、酶和核酸 的相互作用成为了研究的热点。关于海域重金属污染胁迫下，海洋生物细胞内金属硫蛋白诱导、氧化损伤、细胞毒理反应 !溶酶体改变、免疫受损和DNA加合物生成的研究精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用工作迅速广泛开展，有些特殊的未知蛋白被发现、提纯并作为重金属污染生物标志物而应用(Barkaetal.,2001 。3.2重金属胁迫诱导贝类金属硫蛋白生成的研究。MT 是一类低分子量 ,富含半肤氨酸
14、，能大量结合金属离子的蛋白质，其主要生理功能是参与微量元素的贮存、运输、代谢以及对重金属进行解毒和清除氧自由基。MT由于具有对重金属结合的特异性和高效性，在贝类重金属污染研究中被广泛应用。Baudrimonttal.(2003在进行河蛆 Cobiculaj7aminca受海区现场 Cd和Zn暴露后的净化研究中，发现金属硫蛋白是一个非常重要指标。Geffardtal.(2003认为金属硫蛋白相对于别的生理参数，对重金属污染更敏感。Amiard一Triquetetal,(2998认为，在海洋生物受到 Cd污染胁迫时，金属硫蛋白是第一步参与代谢和解毒的生物大分Silvestreotal。(2005认
15、为Cd暴露水生甲壳类能诱导产生并结合金属硫蛋白,生成无毒的 CdMT复合物并贮存在组织里。Gefl妞rdetal.,(2005认为金属硫蛋白对重金属的响应具有组织特异性，双壳贝类的消化腺作为重金属代谢和储存的重要组织 ,被用来选作金属硫蛋白研究的目标组织。Langstonetal.(1998认为把金属硫蛋白的诱导，作为重金属暴露后生化反应的指标进行研究，要考虑到其它生物的或非生物的因素对金属硫蛋白水平的影响。3.3贝类受重金属胁迫后体液免疫反应的研究体液免疫作为双壳贝类一个非常重要的免疫防御手段，对于识别异己、参与异物清除和免疫调节等意义重大，主要的体液因子有:精选学习资料 - - - - -
16、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用水解酶、氧化酶、凝集素、抗菌肚和神经内分泌激素等。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶，是动物体内参与免疫防御的重要水解酶，重金属的胁迫能够对溶酶体产生毒害作用，使之大小、数量和膜通透性发生改变 ,同时增强吞噬作用和释放大量的水解酶类。Winston&DiGiuli。(1991认为生物体内富集过多的重金属会诱导产生活性氧产物(ROS，包括 02一、 HZO:和.OH等，从而导致机体的氧化损伤(如氧化多不饱和脂肪酸导致脂质过氧化或者DNA损伤。此时抗氧化防御系统会在清除活性氧自由基，抵御氧化损伤等方面
17、发挥作用。酚氧化酶是一种具有氧化活力的铜蛋白酶，作为酶类氧化蛋白酶之一，在双壳贝类的防御系统中扮演了至关重要的角色。3.4重金属污染对贝类氧化损伤的研究双壳贝类的氧化损伤主要表现为脂质过氧化和DNA链断裂。脂质过氧化反应是发生在细胞双分子膜上的一种可以不断加合重复的化学反应，氧自由基将不饱和脂肪酸氧化为脂自由基，脂自由基可以和分子氧反应生成脂质过氧化物，并和其它的脂肪酸不断反应生成更多的脂自由基和脂质过氧化物。很多学者在研究重金属对双壳贝类毒性损伤时，实验中关注了贝类受损伤的组织差异性(鳃、外套膜、消化腺和斧足等 。Chingetal.(2001认为贝类 DNA 损伤是一种典型的氧化损伤，一般
18、是由过多自由基引起的,可以用来评估污染物的遗传毒性。 Pachecoetal.(2005 用微核实验方法研究发现 Pb胁迫后双壳贝类的 DNA单链断裂程度在低浓度下比高浓度下严重，并认为这是机体防御反应的开端。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用3.5重金属污染对贝类细胞结构损伤的研究污染物对细胞的损伤，可以表现为细胞结构和功能的改变。研究污染物与细胞结构和功能损伤的关系，不仅可以阐明污染物毒害作用的本质，而且还可以评价污染物的有害性效应，早期预警污染物对生态系统的影响。 nDyk(2007从
19、组织学水平上研究了 Cd和Zn对南非莫桑比克罗非鱼 Oreochromismossambicus 的毒性效应，研究中将受重金属胁迫后肝脏细胞组织学变化根据形态特征分为0一4共5个等级,Cd和Zn对莫桑比克罗非鱼口 .mossambicus 肝脏细胞组织学损伤主要包括细胞空泡化和透明化!细胞内有严重的脂质堆积、细胞肿胀卷曲和血管充血肿胀等。此外细胞结构的损伤还可以通过电子显微镜从细胞超显微结构上来观察。Domouhtsidou&Dimitriadis(2000 提出重金属暴露不但影响了紫贻贝Mgalloprovincialis 组织的整体形态 ,而且导致消化细胞内残余小体的融合，糙面内质网的破裂
20、或空泡化以及嗜碱性细胞内颗粒的增加。另外，还在鳃内发现了鳃丝的融合。AbdAllah&Moustafa(2002 研究发现，重金属污染可以导致前鳃动物Nerila:axll.li: 鳃、消化腺和外套膜等组织超显微结构的损伤。比如在贝类消化细胞的超微切片内,发现有许多体积增大的高电子密度囊泡和颗粒，而这些结构被认为是储存已经消除毒性的重金属的部位。Domouhtsidou&Dimitriadis(2003 用半定量的方法评估了重金属胁迫后光学显微镜下的紫贻贝对galloprovinoialis细胞组织病理学改变 ,用形态度量细胞学测定了电子显微镜下细胞形态的变化，如度量紫贻贝Mgalloprov
21、incialis 鳃高密度上皮细胞的体积大小，受胁迫后肿胀的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用细胞器体积变化等。3.6重金属污染对贝类细胞溶酶体损伤的研究双壳贝类的血细胞，特别是溶酶体，可能积累了很高浓度的重金属(Bordinetal.,1996。研究报道，包括有机和重金属污染物在内的多种肋、迫作用，都会引起贝类消化细胞溶酶体的肿胀和溶酶体膜稳定性的下降 (eajaravilleetal.,1995:Mooreetal.,2006 。溶酶体膜的变化可能会导致其内部的水解酶类释放到细胞质内，从
22、而对细胞本身造成损伤 (Loweetal.,1995。溶酶体膜稳定性衡量 (LMS在水质监测中被认为是在所有推荐的生物标志物中最为可信的标志物之一(UNEP,1997 ，(MooreelaZ.,2007。研究发现 ,贻贝和牡砺暴露于重金属一段时间后，其溶酶体膜稳定性会降低，因此溶酶体膜稳定性成为衡量细胞损伤的常用指标 (Regoli,1998。Ringwoodetal.,2004。Koukouzikaetal.,(2005运用显微生物化学方法镜检溶酶体内水解酶的变化，来评估溶酶体的完整性和溶酶体膜的稳定性，从而指征溶酶体的形态病理变化和生化反应。参考文献1Wang Qing. Study of
23、 several heavy metals and organic pollutants on the clam ecotoxicological effectsD.2018.6.2Lv Da.Cloning of the cadmium stress under the activity of antioxidant enzymes and immune related genes and expression ofD. 2018.4.3Wang Xiao Yu. In response to the four corners of a clam on the physiology of c
24、admium and mercury pollution stressD2009.5.4Zhang Ying. Response to heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons exposure biomarkers Scallop in Shell in vivo.2018. 6.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页个人资料整理仅限学习使用5Fan Yan. Based on the response mechanism of four clam on cadmium _ mercury stressD. 2018. 4. 1 王清.几种重金属和有机污染物对文蛤生态毒理效应的研究D.2018.6. 2 吕达. 镉胁迫下青蛤抗氧化酶系活性及免疫相关基因的克隆与表达研究D.2018.4. 3 王晓宇 . 四角蛤俐对镉和汞污染胁迫的生理响应D.2009.5. 4 张英. 扇贝体内生物标志物对重金属与多环芳烃胁迫的应答D. 2018.6. 5 房燕. 四角蛤蜊对镉 _汞胁迫响应机制的基础研究D. 2018. 4. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页
