邢永澤,農(nóng) 瑩,陸宇哲,楊明柳,閻 冰*

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紅樹(shù)蜆體內(nèi)氧化逆境標(biāo)志物對(duì)SCCPs暴露的響應(yīng)

邢永澤1,2,3,農(nóng) 瑩4,陸宇哲4,楊明柳1,閻 冰1*

(1.廣西科學(xué)院廣西紅樹(shù)林研究中心,廣西紅樹(shù)林保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西北海536007；2.海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266100；3.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266100；4.廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧 530005)

實(shí)驗(yàn)室條件下,觀測(cè)不同劑量-時(shí)間短鏈氯化石蠟(SCCPs)暴露下紅樹(shù)蜆()血液及鰓組織的4種氧化逆境標(biāo)志物(SOD、CAT、GST酶活性及MDA含量)的響應(yīng)特征.結(jié)果表明:在低濃度(0.5,1mg/L)和中濃度(5mg/L)脅迫組,血液和鰓組織SOD、GST酶基本表現(xiàn)為隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),酶活性逐漸上升的趨勢(shì);高濃度(10,20mg/L)脅迫組SOD、GST酶在脅迫初期表現(xiàn)出很高的活性,之后逐漸下降.CAT酶在脅迫初期(1d)就表現(xiàn)出最高的酶活性,之后酶活性逐漸降低并最終受到抑制.低濃度脅迫組MDA含量呈現(xiàn)上升-下降-上升的趨勢(shì);中等濃度及以上脅迫組,MDA含量持續(xù)升高.抗氧化系統(tǒng)在低于5mg/L的SCCPs脅迫組能夠有效發(fā)揮作用,而高于此濃度的脅迫組,抗氧化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初期的應(yīng)急反應(yīng)后,隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)逐漸被破壞.本文還探討了利用紅樹(shù)蜆作為指示生物的可行性.

紅樹(shù)蜆；短鏈氯化石蠟；氧化逆境標(biāo)志物

短鏈氯化石蠟(short-chain chlorinated paraffins,SCCPs)是氯化石蠟家族中碳鏈長(zhǎng)度為10~13個(gè)碳原子,含氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為30%~75%的一類復(fù)雜化合物[1].相對(duì)于中鏈氯化石蠟(碳鏈長(zhǎng)度為14~17)和長(zhǎng)鏈氯化石蠟(碳鏈長(zhǎng)度為18~30),短鏈氯化石蠟因其更易從各類產(chǎn)品中釋放入環(huán)境、更高的生物累積特性和更高的毒性而受到廣泛關(guān)注[2].雖然中國(guó)沒(méi)有直接生產(chǎn)SCCPs,但中國(guó)是氯化石蠟(CPs)生產(chǎn)第一大國(guó),截至2015年,國(guó)內(nèi)CPs總產(chǎn)能達(dá)160萬(wàn)t[3],氯化石蠟產(chǎn)品中不同程度的含有SCCPs成分.CPs在工業(yè)上用作阻燃劑、增塑劑、金屬加工油和皮革處理劑等,其生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用以及廢物的丟棄、燃燒和產(chǎn)品的填埋過(guò)程中造成SCCPs持續(xù)向環(huán)境中釋放.因此,2012年工信部、科技部、財(cái)政部制定了《工業(yè)清潔生產(chǎn)推行“十二五”規(guī)劃》(工信部聯(lián)規(guī)[2012]29號(hào)),決定開(kāi)展有毒有害原料(產(chǎn)品)替代,其中包括嚴(yán)格控制氯化石蠟生產(chǎn)原料中的短鏈氯化石蠟含量[4].

SCCPs所具有的POPs特性,使其廣泛存在于不同環(huán)境介質(zhì)中如水體[5]、土壤[6-7]、沉積物[8-9]、大氣[10-11]及生物體[12].現(xiàn)有研究表明沉積物是SCCPs 重要的“匯”.在北美五大湖地區(qū)[13]、西班牙[14]、挪威[15]、捷克[16]以及日本[17]的河流沉積物中均發(fā)現(xiàn)不同濃度的SCCPs. Chen等在中國(guó)珠江三角洲河水底泥中測(cè)得SCCPs含量為320~6600ng/g(干重)[18],陳晨等[19]報(bào)道遼河口海域沉積物中SCCPs的濃度為64.9~1683.4ng/g (干重),并呈現(xiàn)離岸越遠(yuǎn)濃度越低的趨勢(shì),Zeng等[20]發(fā)現(xiàn)中國(guó)東海表層沉積物中的SCCPs濃度也呈現(xiàn)相似趨勢(shì),暗示河流排放是海洋中SCCPs的主要來(lái)源.目前國(guó)外水體中SCCPs—般在ng/L級(jí)別,國(guó)內(nèi)某些地區(qū)已達(dá)到μg/L級(jí)別.Zeng等[21]測(cè)得北京高碑店湖SCCPs總濃度范圍為172~176ng/L,污水處理廠進(jìn)水口SCCPs濃度為4200~4700ng/L.海水中SCCPs濃度報(bào)道較少,于國(guó)龍[22]對(duì)遼寧普蘭店灣的海水進(jìn)行調(diào)查,測(cè)得SCCPs濃度為493.87~1490ng/L;Ma等[23]研究遼東灣海域海水中SCCPs的濃度在4.1~ 13.1ng/L,并認(rèn)為海水中SCCPs的污染濃度與人類生產(chǎn)活動(dòng)正相關(guān).目前的毒理研究表明,SCCPs暴露對(duì)嚙齒動(dòng)物甲狀腺、肝臟、腎臟具有毒性作用[24-25].劉麗華等[2]發(fā)現(xiàn)SCCPs在模式生物斑馬魚(yú)的早期發(fā)育階段可引起一系列非致死效應(yīng)和致死效應(yīng).Madeley 等[26]通過(guò)SCCPs對(duì)虹鱒魚(yú)的毒性研究,認(rèn)為SCCPs對(duì)水生生物的毒性可能需要很長(zhǎng)一段時(shí)間才能表現(xiàn)出來(lái).另有研究顯示,大型蚤()、糠蝦()等水生無(wú)脊椎動(dòng)物對(duì) SCCPs相對(duì)比較敏感[27-28],但SCCPs對(duì)海洋雙殼貝類的毒性作用及基于此的氧化逆境標(biāo)志物的響應(yīng)仍未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道.

紅樹(shù)林作為受海陸雙重影響的重要生態(tài)系統(tǒng),廣泛分布于華南沿海,同時(shí)也是POPs污染物重要的“匯”.紅樹(shù)蜆()作為一種廣布于紅樹(shù)林區(qū)的濾食性雙殼貝類,是河口紅樹(shù)林生境中沉積物-水界面微環(huán)境的代表物種.因此,本課題組采用紅樹(shù)蜆作為受試生物,通過(guò)研究血液及鰓組織4種氧化逆境標(biāo)志物的活性或含量,分析不同劑量-時(shí)間SCCPs暴露下紅樹(shù)蜆的氧化應(yīng)激與損傷,探索SCCPs對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)雙殼貝類毒性效應(yīng)及作用機(jī)制.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)貝的采集與馴養(yǎng)

試驗(yàn)用紅樹(shù)蜆采集于廣西北海市廉州灣草頭村紅樹(shù)林區(qū)(21°33′28"N,109°9′22"E),經(jīng)形態(tài)判別后挑選出大小相近的個(gè)體用于試驗(yàn),經(jīng)測(cè)定供試紅樹(shù)蜆個(gè)體鮮重(32.61±2.56)g/個(gè),殼長(zhǎng)(48.3± 4.2)mm,殼寬(24.56±3.8)mm,殼高(44.8±3.5)mm.在塑料筐中馴養(yǎng)5d,馴養(yǎng)密度為每升水2個(gè)貝,微充氣,每天換水后投喂扁藻.試驗(yàn)用水為自來(lái)水與沙濾海水混合后經(jīng)充分曝氣的半自然海水,鹽度為15±1,水質(zhì)符合漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607—1989).

1.2 脅迫處理

SCCPs(CAS85535-84-8)購(gòu)自北京湯普森生物科技有限公司,氯含量(42±2)%.參照文獻(xiàn)[29]及預(yù)試驗(yàn)結(jié)果,SCCPs對(duì)紅樹(shù)蜆最低影響濃度較高,二甲基亞砜(DMSO)對(duì)紅樹(shù)蜆無(wú)明顯影響.因此試驗(yàn)設(shè)置SCCPs濃度為0.5,1,5,10, 20mg/L共5個(gè)脅迫組,1個(gè)水對(duì)照組和1個(gè)DMSO溶劑對(duì)照組(500mg/L).每組設(shè)2個(gè)平行樣,每個(gè)平行樣試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)共計(jì)32個(gè)貝,養(yǎng)殖密度為每升水2個(gè)貝,每天取樣后完全換水并投喂扁藻.按照每個(gè)貝0.5L水計(jì),維持SCCPs、DMSO濃度.24h不間斷微充氣.在脅迫試驗(yàn)的第0d、1d、3d、5d、7d和15d,以及解除脅迫的第3d(R3d)和第15d(R15d)分別取樣,每組每次隨機(jī)取8個(gè)貝,單獨(dú)檢測(cè)每個(gè)貝的各項(xiàng)氧化逆境標(biāo)志物指標(biāo).恢復(fù)期間每天換水后只投喂扁藻.試驗(yàn)期間,鹽度15±1,溫度26~28℃,自然光照.

1.3 氧化逆境標(biāo)志物的提取與檢測(cè)

1.3.1 血樣品制備 用1mL一次性注射器抽取紅樹(shù)蜆閉殼肌血液,注入對(duì)應(yīng)編號(hào)離心管中,4°C,3000,離心5min,取上清液于深孔板中,用于測(cè)試抗氧化酶系指標(biāo)和MDA含量.

1.3.2 鰓組織樣品制備 取出鰓組織,用蒸餾水快速?zèng)_洗3次,吸干水分,稱量0.3g,放入對(duì)應(yīng)編號(hào)凍存管中,立即放入-80℃超低溫冰箱保存待用.鰓組織冰浴下高速勻漿60s.0℃,16700,離心20min,取上清液,用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試.

1.3.3 標(biāo)志物的檢測(cè) SOD活性測(cè)定采用羥胺發(fā)色法測(cè)定[30],CAT活性采用苯酚顯色法測(cè)定[31],GST活性采用CDNB比色法測(cè)定[32],MDA采用改進(jìn)的硫代巴比妥酸比色法測(cè)定[33],蛋白含量采用BCA法測(cè)定[34].

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS19軟件統(tǒng)計(jì)分析.采用單因素方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),<0.05認(rèn)為存在顯著性差異,<0.01認(rèn)為存在極顯著差異.采用“標(biāo)記字母法”顯示顯著性檢驗(yàn)結(jié)果.

2 結(jié)果

2.1 紅樹(shù)蜆血液氧化逆境標(biāo)志物對(duì)SCCPs的響應(yīng)

空白對(duì)照組和DMSO組在脅迫及恢復(fù)階段酶活性及MDA含量無(wú)顯著差異(>0.05).

在脅迫階段,0.5,1,5mg/L組,隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng),SOD酶活性整體呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),但5mg/L組第15d時(shí)SOD酶活性開(kāi)始下降(圖1);去脅迫后SOD酶活性逐漸下降,其中0.5mg/L組酶活性能夠恢復(fù)到對(duì)照組水平(>0.05),1,5mg/L組R15d時(shí)酶活性仍然高于對(duì)照組(<0.05). 10,20mg/L組,SOD酶活性初期(1d)即受到顯著誘導(dǎo)(<0.01),之后隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng),酶活逐漸降低,15d時(shí)酶活性已低于對(duì)照組水平(<0.05);去脅迫后(R3d)酶活性仍持續(xù)下降,R15d時(shí)酶活性逐漸恢復(fù)到對(duì)照組水平(>0.05)

圖1 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆血液SOD活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

對(duì)于CAT酶活性,暴露初期(1d)各脅迫組酶活性即受到顯著誘導(dǎo)(<0.01),低濃度組受誘導(dǎo)程度高于高濃度組(圖2). 0.5,1mg/L組酶活性在第3d達(dá)到最大值,隨后酶活性呈單調(diào)遞減趨勢(shì). 5mg/L及以上組酶活性在第1d達(dá)到最大值后隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸降低的趨勢(shì),并最終低于對(duì)照組水平(<0.05).去脅迫后,0.5mg/L組酶活性逐漸接近對(duì)照組水平(<0.05);1,5,10mg/L脅迫組表現(xiàn)為上升-下降趨勢(shì);20mg/L脅迫組酶活性呈恢復(fù)性上升趨勢(shì).

圖2 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆血液CAT活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

GST酶活性在不同的劑量-時(shí)間區(qū)間表現(xiàn)出不同的響應(yīng)特點(diǎn)(圖3). 0.5mg/L組暴露初期酶活性略有下降(>0.05),從第3d起,酶活性逐漸升高;1mg/L組隨暴露時(shí)間延長(zhǎng),酶活性逐漸升高.去脅迫后,上述2脅迫組酶活性逐漸下降,但未能恢復(fù)到對(duì)照組水平(<0.05). 5mg/L及以上組,暴露初期酶活性即顯著升高,并隨暴露時(shí)間延長(zhǎng),酶活性呈現(xiàn)上升-下降的趨勢(shì),最終低于對(duì)照組水平(<0.05);去脅迫后,各組酶活性均有所恢復(fù),其中5mg/L組GST酶活性可以恢復(fù)到對(duì)照組水平(>0.05).

圖3 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆血液GST活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

圖4 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆血液MDA含量變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

各脅迫組MDA含量如圖4所示,0.5,1mg/L組呈現(xiàn)上升-下降-上升的趨勢(shì);去脅迫后,MDA含量逐漸下降,但未能恢復(fù)到對(duì)照組水平(< 0.05).5mg/L及以上脅迫組隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)MDA含量逐漸升高;去脅迫后,R3d時(shí)MDA含量仍略有提高,R15d時(shí)MDA含量雖呈下降趨勢(shì),但仍顯著高于對(duì)照組水平(<0.05).

2.2 紅樹(shù)蜆鰓組織氧化逆境標(biāo)志物對(duì)SCCPs的響應(yīng)

空白對(duì)照組和DMSO組在脅迫及恢復(fù)階段酶活性及MDA含量無(wú)顯著差異(> 0.05).

圖5 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆鰓組織SOD活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

SOD酶活性在不同劑量-時(shí)間區(qū)間表現(xiàn)出不同的規(guī)律(圖5).0.5,1mg/L組暴露初期SOD酶活性未有顯著變化(>0.05),從第3d起,劑量-時(shí)間關(guān)系較為單調(diào),呈現(xiàn)隨時(shí)間變化逐漸上升的趨勢(shì).5mg/L組隨暴露時(shí)間延長(zhǎng),SOD酶活性持續(xù)升高,7d達(dá)到最大值,隨后酶活性開(kāi)始下降. 10,20mg/L組酶活性暴露初期即達(dá)到最大值,隨后酶活性逐漸降低,15d時(shí)已低于對(duì)照組水平(<0.01).去脅迫后,5mg/L以下脅迫組SOD酶活性逐漸降低到對(duì)照組水平(>0.05); 10, 20mg/L組酶活性R3d時(shí)繼續(xù)下降,R15d時(shí)酶活性有所恢復(fù),但未恢復(fù)到對(duì)照組水平(>0.05).

對(duì)于CAT酶,脅迫初期(1d)各組酶活性就達(dá)到最大值(圖6).隨暴露時(shí)間延長(zhǎng),酶活性呈明顯的線性下降關(guān)系,其中10,20mg/L組在第15d時(shí)已顯著低于對(duì)照組水平(<0.05).去脅迫后,各組酶活性均有所恢復(fù),其中5mg/L以下組能夠恢復(fù)到對(duì)照組水平(>0.05). 10mg/L組,CAT酶活性R3d時(shí)仍顯著上升,R15d時(shí)酶活雖有所下降,但仍高于對(duì)照組水平(<0.05). 20mg/L組在脅迫結(jié)束后CAT酶活性雖有所恢復(fù),但R15d時(shí)仍低于對(duì)照組水平(<0.05).

圖6 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆鰓組織CAT活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

圖7 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆鰓組織GST活性變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

各組GST酶活性如圖7所示,0.5,1mg/L組暴露初期GST酶活性未有顯著變化(>0.05),從第3d起呈現(xiàn)明顯的線性上升趨勢(shì). 5mg/L組隨時(shí)間延長(zhǎng),GST酶活性持續(xù)上升,7d達(dá)到最大值,15d時(shí)酶活性則有所下降. 10,20mg/L組酶活性暴露初期即達(dá)到最大值,第5d酶活性大幅度降低,脅迫后期酶活性略微上升.去脅迫后,各組恢復(fù)情況規(guī)律性不明顯,其中0.5,20mg/L組GST酶活性呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),中間濃度組GST酶活性均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì).

各脅迫組MDA含量如圖8所示,其中0.5, 1mg/L組MDA含量呈現(xiàn)升高-降低-升高的趨勢(shì),暴露初期(1d)MDA含量上升,隨后MDA含量有所降低,第5d后繼續(xù)升高. 5mg/L及以上脅迫組,MDA含量基本呈現(xiàn)單調(diào)上升的趨勢(shì).去脅迫后,0.5mg/L組MDA含量逐漸下降;其余脅迫組MDA含量在R3d時(shí)仍繼續(xù)升高,R15d時(shí)MDA含量雖有所降低,但仍高于對(duì)照組水平(<0.05).

圖8 不同SCCPs濃度下紅樹(shù)蜆鰓組織MDA含量變化

同一天測(cè)定的數(shù)據(jù)上標(biāo)的不同字母表示在0.05的水平上差異顯著(=8)

3 討論

3.1 紅樹(shù)蜆抗氧化防御系統(tǒng)對(duì)SCCPs的響應(yīng)

紅樹(shù)蜆作為雙殼貝類,缺乏特異性免疫防御機(jī)制,其在受異物侵害時(shí)主要以血細(xì)胞為基礎(chǔ)釋放出抗毒性物質(zhì)來(lái)清除逆境脅迫和殺滅病原微生物,而逆境脅迫主要為活性氧自由基[35]. SCCPs作為一種持久性有機(jī)污染物,被紅樹(shù)蜆吸收后會(huì)首先導(dǎo)致機(jī)體自由基生成量顯著增加,誘導(dǎo)抗氧化酶的合成,使機(jī)體產(chǎn)生解毒反應(yīng).SOD和CAT是最先參與到這一過(guò)程的酶,是抗氧化防御系統(tǒng)的第一道防線.SOD將超氧陰離子(O2-)分解為H2O2和O2,CAT繼續(xù)分解H2O2成H2O和O2,從而降低體內(nèi)H2O2的濃度.而GST主要存在于細(xì)胞液中,是抗氧化防御系統(tǒng)第二道防線的代表.它不僅參與自由基的清除,也可清除脂質(zhì)過(guò)氧化物,此外它也可防止外源性化學(xué)物質(zhì)與生物大分子之間共價(jià)結(jié)合,起到解毒作用[36].本試驗(yàn)低濃度(0.5,1mg/L)脅迫組血液的SOD酶在脅迫初期(1d)先于鰓組織表現(xiàn)出活性.GST酶活性有一定滯后性,脅迫初期(1d)血液及鰓組織中GST酶活性均無(wú)明顯變化,第3d時(shí)血液及鰓組織GST酶活性逐漸升高.低濃度(0.5,1mg/L)和中濃度(5mg/L)脅迫組血液和鰓組織的SOD、GST酶基本表現(xiàn)出隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),酶活性逐漸上升的趨勢(shì);高濃度(10,20mg/L)脅迫組SOD、GST酶在開(kāi)始表現(xiàn)出很高的活性之后逐漸下降.紅樹(shù)蜆體內(nèi)SOD、GST酶活性在試驗(yàn)階段表現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì),這與17-雌二醇對(duì)雙齒圍沙蠶幼蟲(chóng)脅迫結(jié)果類似[37].低濃度(0.5,1mg/L)脅迫組血液CAT酶在脅迫初期(1d)酶活性顯著上升,并在第3d達(dá)到最大值,鰓組織的CAT酶則從脅迫初期就表現(xiàn)出最高的酶活性,之后酶活性逐漸降低,并最終受到抑制.斑馬魚(yú)CAT酶對(duì)苯醚甲環(huán)唑脅迫也表現(xiàn)出相似的結(jié)果[38].試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)高濃度的SCCPs對(duì)CAT的誘導(dǎo)效果有限,反而低濃度脅迫誘導(dǎo)效果更明顯.當(dāng)紅樹(shù)蜆SOD、GST酶活性較低時(shí),CAT酶會(huì)表現(xiàn)出一定的活性,以維持產(chǎn)生的氧自由基和抗氧化防御系統(tǒng)之間的平衡.何斌源等通過(guò)觀察Cd對(duì)紅樹(shù)蜆脅迫也得到相似結(jié)果[39].有研究認(rèn)為SOD催化O2-的歧化反應(yīng)不是CAT底物H2O2的唯一來(lái)源, H2O2也可能來(lái)自氨基酸或細(xì)胞色素P450氧化酶的激活[40],這也許是CAT初期活性較高的原因.試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在低、中濃度(￡5mg/L),血液相對(duì)鰓組織抗氧化酶活性更加敏感,響應(yīng)時(shí)間更短;高濃度兩者則表現(xiàn)相近.這可能是因?yàn)檠?xì)胞同時(shí)兼容免疫-內(nèi)分泌反應(yīng)[41],所以中低濃度下反應(yīng)較快.高濃度下,血液、鰓組織除免疫反應(yīng)外,貝類神經(jīng)系統(tǒng)也發(fā)揮重要作用,指導(dǎo)分泌應(yīng)激激素使貝類免疫反應(yīng)逐漸增強(qiáng);陳慕雁[42]發(fā)現(xiàn)貝類應(yīng)激激素具有明顯的劑量依賴性.試驗(yàn)中,5mg/L是一個(gè)明顯的分水嶺,低于此濃度的SCCPs脅迫組更多表現(xiàn)為緩慢誘導(dǎo)作用,此時(shí)抗氧化系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮作用.而高于此濃度的脅迫組,抗氧化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初期的應(yīng)急反應(yīng)后,隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)逐漸被破壞.

MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物,對(duì)細(xì)胞膜有很強(qiáng)的破壞作用,其含量可反映機(jī)體內(nèi)自由基產(chǎn)生量及對(duì)機(jī)體的影響程度. Bebianno 等提出高含量MDA是抗氧化防御機(jī)能喪失的結(jié)果[43].本試驗(yàn)MDA含量在血液和鰓組織中變化趨勢(shì)相似.低濃度(0.5,1mg/L)脅迫時(shí)MDA含量與抗氧化酶活性呈負(fù)相關(guān),在脅迫初期(1d)MDA含量升高,之后隨著SOD、GST酶活性升高,MDA含量有所下降;隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)及CAT酶活性下降,MDA含量再次小幅上升;去脅迫后,MDA含量即逐漸下降,推測(cè)是因?yàn)榭寡趸到y(tǒng)為清除機(jī)體內(nèi)的活性氧提供了有效保障.中等濃度(5mg/L)及以上脅迫組,MDA含量持續(xù)升高,R3d時(shí)MDA含量仍在升高,這顯然是由于抗氧化系統(tǒng)遭到了破壞,導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)活性氧更迅速累積,從而加劇膜脂過(guò)氧化作用.

3.2 利用紅樹(shù)蜆作為指示生物的思考

紅樹(shù)林廣泛接受徑流、潮汐帶來(lái)的污染物,已成為人類各種污染物的“匯”.紅樹(shù)蜆作為一種廣泛分布于紅樹(shù)林區(qū)的雙殼貝類,其濾食作用使其對(duì)沉積物-水界面微環(huán)境有較強(qiáng)的擾動(dòng)作用,并促進(jìn)了污染物吸收[44].一定濃度的污染物不僅不會(huì)造成其死亡,反而利于對(duì)生理生化指標(biāo)的觀察[39].研究表明紅樹(shù)蜆對(duì)Pb、Cu、Cd、Zn等重金屬具有較強(qiáng)的主動(dòng)富集能力,同時(shí)具有一定的耐受性[45].莫祖英[46]通過(guò)對(duì)PCBs脅迫下紅樹(shù)蜆轉(zhuǎn)錄組研究,發(fā)現(xiàn)其肌肉線粒體內(nèi)與氧化磷酸化相關(guān)基因?qū)CBs敏感.王瑁等研究認(rèn)為紅樹(shù)蜆主要取食沉積物表層凋落的紅樹(shù)植物碎屑,其中樹(shù)皮和葉片的食物貢獻(xiàn)率均為26%~50%[47].另有研究發(fā)現(xiàn)紅樹(shù)林濕地中殘留落葉對(duì)PAHs具有較強(qiáng)的吸附作用,含量甚至高于其所在濕地的沉積物[48],對(duì)于活體紅樹(shù)植物,污染物則主要富集在樹(shù)根或樹(shù)干部位[49].上述結(jié)果暗示紅樹(shù)蜆可能是紅樹(shù)林內(nèi)重金屬、POPs等污染物進(jìn)入食物鏈傳遞的重要節(jié)點(diǎn).雖然紅樹(shù)蜆具有分布廣泛、個(gè)體大小適中、全部處于野生狀態(tài)且易于采集、抗病及適應(yīng)能力強(qiáng)、劑量-效應(yīng)關(guān)系明顯等優(yōu)點(diǎn),但目前利用紅樹(shù)蜆作為指示生物也存在一些問(wèn)題.

首先紅樹(shù)蜆在紅樹(shù)林區(qū)隨高程變化呈階梯分布,周浩郎等發(fā)現(xiàn)紅樹(shù)蜆多見(jiàn)于高潮帶而鮮見(jiàn)于低潮帶,其分布狀況受沉積物緊實(shí)度和鹽度制約[50].其次野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)紅樹(shù)蜆()與歪紅樹(shù)蜆()在同一區(qū)域生長(zhǎng)和分布,且形態(tài)極為相似,這對(duì)鑒別經(jīng)驗(yàn)提出較高要求,此外鑒別過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某些個(gè)體外形處于紅樹(shù)蜆與歪紅樹(shù)蜆中間形態(tài),是否存在雜交現(xiàn)象目前還不清楚.最后,在自然環(huán)境中,生物體對(duì)污染壓力的響應(yīng)會(huì)受到季節(jié)、溫度、營(yíng)養(yǎng)條件等客觀因素及繁殖期、疾病等主觀因素影響,相對(duì)于文蛤、貽貝等廣泛運(yùn)用的指示生物,紅樹(shù)蜆生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化、不同層次標(biāo)志物對(duì)海洋典型污染物響應(yīng)等研究仍待完善.

4 結(jié)論

4.1 在低濃度(0.5,1mg/L)和中濃度(5mg/L)脅迫組,血液和鰓組織SOD、GST酶基本表現(xiàn)為隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),酶活性逐漸上升的趨勢(shì);高濃度(10,20mg/L)脅迫組SOD、GST酶在脅迫初期表現(xiàn)出很高的活性,之后逐漸下降.CAT酶在脅迫初期表現(xiàn)出最高的酶活性,之后酶活性逐漸降低并最終受到抑制.

4.2 低、中濃度SCCPs(￡5mg/L)脅迫下,血液的抗氧化酶活性相對(duì)于鰓組織更加敏感,響應(yīng)時(shí)間更短;高濃度脅迫下兩者表現(xiàn)相近.

4.3 MDA含量在血液和鰓組織中變化趨勢(shì)相似,并與抗氧化酶活性呈負(fù)相關(guān).MDA含量變化趨勢(shì)表明抗氧化系統(tǒng)在低于5mg/L的SCCPs脅迫組能夠有效發(fā)揮作用,而高于此濃度的脅迫組,抗氧化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)初期的應(yīng)急反應(yīng)后,隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)逐漸被破壞.

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Response characteristics of oxidative stress biomarkers ofto exposure of SCCPs.

XING Yong-ze1,2,3, NONG Ying4, LU Yu-zhe4, YANG Ming-liu1, YAN Bing1*

(1.Guangxi Key Laboratory of Mangrove Conservation and Utilization, Guangxi Mangrove Research Center, Guangxi Academy of Sciences, Beihai 536007, China；2.Key Laboratory of Marine Environment and Ecology, Ministry of Education, Qingdao 266100, China；3.College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China；4.College of Animal Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530005, China)., 2017,37(10)：3962~3971

This study aimed to investigate the response characteristics of 4 oxidative stress biomarkers, the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST) and the level of malondialdehyde (MDA) in blood and gill tissue of theunder the condition of exposure to short-chain chlorinated paraffins (SCCPs) at different concentrations or with different exposure times.The results showed that SOD and GST activities in the blood and gill tissue increased along with the increase of exposure time under low stress (0.5mg/L, 1mg/L) or medium stress (5mg/L) of SCCPs. However, under high stress (10mg/L, 20mg/L), the activities of SOD and GST were high at the beginning of SCCPs exposure and then decreased gradually. CAT exhibited the highest activity at the initial stage (1d) of SCCPs exposure, and then its activity decreased gradually and finally was completely inhibited. In low stress group, the level of MDA appeared an up-down-up trend, however, in medium and high stress groups, the level of MDA increased continuously with the increase of exposure time. Taken together, the antioxidant system of thecould efficiently response to SCCPs when the concentration of SCCPs was lower than 5mg/L. However, when the concentration of SCCPs was higher than 5mg/L, after an initial emergency response, the antioxidant system was destroyed with the extending of exposure time. In addition, this study also explored the feasibility of usingas a bio-indicator for environment monitoring.

；short-chain chlorinated paraffins；oxidative stress biomarkers

X171

A

1000-6923(2017)10-3962-10

邢永澤(1983-),男,河北張家口人,助理研究員,中國(guó)海洋大學(xué)博士研究生,主要從事海洋生態(tài)毒理學(xué)研究.發(fā)表論文20篇.

2017-03-20

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016GXNSFBA380033);廣西科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助(15YJ22HSL11)

*責(zé)任作者, 研究員, gxybing@outlook.com