【摘要】：本博士學(xué)位論文首先運(yùn)用體視顯微鏡和光學(xué)顯微鏡,對(duì)河南華溪蟹(Sinopotamon henanense)消化系統(tǒng)各組織器官的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,系統(tǒng)地研究了其消化系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)及組織學(xué)特征。其次,分別在急性毒性實(shí)驗(yàn)(Cd濃度為7.25,14.5,29.00 mg/L,處理時(shí)間為4天)和亞慢性毒性實(shí)驗(yàn)(Cd濃度為0.725,1.450,2.900 mg/L,處理時(shí)間為21天)后,利用購(gòu)置的生化試劑盒測(cè)定了鎘對(duì)消化系統(tǒng)三種主要組織器官(肝胰腺、腸道和胃)中7種消化酶(蔗糖酶、乳糖酶、麥芽糖酶、淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶)活性的影響,初步了解了鎘對(duì)消化系統(tǒng)的毒性作用。在此基礎(chǔ)上,為了探究消化酶活性變化的機(jī)制,運(yùn)用火焰原子吸收儀,檢測(cè)了兩種方式鎘染毒后河南華溪蟹肝胰腺、腸道和胃組織中鎘的蓄積量,并對(duì)29.00 mg/L和2.900 mg/L兩個(gè)處理組中溪蟹的食道、中腸、后腸和肝胰腺四種組織的顯微結(jié)構(gòu)與亞顯微結(jié)構(gòu)的病理變化和損傷情況進(jìn)行了觀察。最后,采用比色法測(cè)定了鎘處理后河南華溪蟹肝胰腺和腸道組織中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過(guò)氧化物酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathion peroxidase, GPx)的活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量；并利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),檢測(cè)了肝胰腺和腸道組織中金屬硫蛋白(MT)基因mRNA的差異表達(dá),從生物有機(jī)體對(duì)脅迫應(yīng)答的角度闡述了不同方式的鎘暴露對(duì)河南華溪蟹消化系統(tǒng)的毒性作用及致毒機(jī)制。研究結(jié)果如下：1.河南華溪蟹消化系統(tǒng)的形態(tài)和組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察：河南華溪蟹的消化系統(tǒng)主要由消化道和消化腺組成。消化道主要包括食道、胃、中腸和后腸,消化腺為肝胰腺。胃包括賁門胃和幽門胃：賁門胃內(nèi)有鈣化的幾丁質(zhì)齒、隆嵴、短刺及剛毛等組成的胃磨,可磨碎食物；幽門胃內(nèi)則可見特殊形態(tài)的梳狀結(jié)構(gòu)等,可過(guò)濾食物。食道、中腸和后腸均由黏膜層、肌層和結(jié)締組織層構(gòu)成,其各段內(nèi)表面均有由上皮細(xì)胞與基膜內(nèi)凸形成的多級(jí)皺褶和嵴,有由環(huán)形、縱形和輻射狀排列的肌層。中腸表面有典型微絨毛結(jié)構(gòu),無(wú)角質(zhì)膜。食道與后腸上皮表面均有較發(fā)達(dá)的纖毛層。肝胰腺主要由基膜和4種上皮細(xì)胞構(gòu)成,即吸收細(xì)胞(R細(xì)胞)、泡狀細(xì)胞(B細(xì)胞)、纖維細(xì)胞(F細(xì)胞)和胚細(xì)胞(E細(xì)胞)。2.鎘脅迫導(dǎo)致河南華溪蟹消化酶的活性發(fā)生變化：河南華溪蟹消化系統(tǒng)不同組織中消化酶的種類、活性不同：腸道組織中的蔗糖酶和麥芽糖酶活性較高,乳糖酶、淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶在肝胰腺中活性較高,胃蛋白酶僅在胃組織中檢測(cè)到,腸道組織中不具脂肪酶活性；鎘暴露可顯著影響消化酶活性,且兩種染毒方式對(duì)消化酶活性的影響程度不同：急性處理組中,肝胰腺和胃組織中脂肪酶活性被誘導(dǎo),胰蛋白酶活性隨著鎘濃度的增加先升高后降低,其余5種消化酶活性均被抑制；亞慢性處理組中,除脂肪酶活性在低濃度組(0.725 mg/L)較對(duì)照組極顯著升高外,其余各處理組消化酶活性均不同程度地降低。3.鎘暴露可對(duì)河南華溪蟹消化系統(tǒng)產(chǎn)生損傷作用：河南華溪蟹肝胰腺組織中的鎘蓄積量最高,且兩種染毒方式處理下,鎘的積累變化具有明顯的濃度—效應(yīng)關(guān)系。在急性29.00 mg/L鎘暴露4d后,肝胰腺、腸道和胃組織中的積累量均達(dá)到最大值。光鏡下觀察到急性鎘處理對(duì)消化系統(tǒng)的損傷作用較大,可見各組織的上皮細(xì)胞有不同程度的腫脹、空泡化,食道和后腸組織的肌纖維出現(xiàn)水腫、玻璃樣變性,肝胰腺和中腸組織甚至出現(xiàn)大面積細(xì)胞從基膜脫落、破裂、壞死的現(xiàn)象；亞慢性處理組的損傷程度較輕,甚至食道組織的形態(tài)變化受鎘的影響不明顯,但肝胰腺和中腸組織的病理變化較為嚴(yán)重。透射電鏡觀察結(jié)果與光鏡結(jié)果基本符合,29.00 mg/L鎘處理組對(duì)四種組織的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)影響較大,但兩種處理方式后均可見各組織中細(xì)胞核變形、染色質(zhì)濃縮邊集、核固縮、核碎裂,線粒體空泡化、嵴縮短、融解甚至消失的現(xiàn)象,肝胰腺和中腸細(xì)胞中可觀察到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、核糖體脫落,高爾基體形態(tài)結(jié)構(gòu)異常,微絨毛排列紊亂、部分融解、斷裂,出現(xiàn)大量自噬溶酶體,食道和后腸組織的細(xì)胞可見肌纖維水腫、肌纖維束疏松的現(xiàn)象。4.河南華溪蟹消化系統(tǒng)對(duì)鎘脅迫的應(yīng)答：急性和亞慢性兩種方式鎘處理后,河南華溪蟹肝胰腺組織中抗氧化酶的活性、MDA含量和MT mRNA的表達(dá)量較腸道組織均較高；在急性染毒組中,腸道組織中的SOD和CAT活性在低濃度處理組(7.25 mg/L)被誘導(dǎo)升高,29.00 mg/L鎘處理組兩個(gè)組織中的抗氧化酶活性均被抑制；在亞慢性鎘處理后,肝胰腺和腸道組織中的抗氧化酶活性均有不同程度的降低。兩種方式的鎘暴露后消化系統(tǒng)中MDA含量隨鎘濃度的升高而升高,且亞慢性處理組兩個(gè)組織中MDA含量的值略高于急性處理組；肝胰腺和腸道組織中的MT mRNA的表達(dá)量在兩種方式的鎘脅迫后均隨鎘濃度的升高而上調(diào),且亞慢性處理高濃度組(2.900 mg/L)中兩個(gè)組織的mRNA表達(dá)量均顯著高于對(duì)應(yīng)的急性29.00 mg/L處理組。以上研究結(jié)果表明：1.鎘脅迫可導(dǎo)致河南華溪蟹消化酶活性降低,這嚴(yán)重影響了溪蟹的消化能力,消化酶活性的變化能夠靈敏反映鎘對(duì)甲殼動(dòng)物消化系統(tǒng)的脅迫程度及毒性大小,可作為水生態(tài)環(huán)境鎘污染程度的生物指示物。2.急性鎘暴露后河南華溪蟹消化系統(tǒng)的鎘積累量和損傷程度較大,且肝胰腺和中腸組織的病理改變最為嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)大面積的細(xì)胞壞死現(xiàn)象,說(shuō)明這兩種組織是鎘毒性作用的靶器官；這些損傷可能影響消化酶正常的合成和分泌,導(dǎo)致機(jī)體失去正常的消化功能。3. SOD、CAT、GPx活性和MDA含量的變化能夠反映兩種方式的鎘暴露后河南華溪蟹的抗氧化防御系統(tǒng)受到損傷,鎘對(duì)水生動(dòng)物的毒性影響與氧化損傷和脂質(zhì)過(guò)氧化程度有關(guān)。4.在亞慢性、低濃度鎘脅迫下,金屬硫蛋白的解毒作用可能是河南華溪蟹消化系統(tǒng)自我保護(hù)的主要機(jī)制,而急性、高濃度鎘暴露可能對(duì)機(jī)體造成的毒害作用更為嚴(yán)重。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X171.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627600