【摘要】：現(xiàn)代化的高密度養(yǎng)殖模式造成過量的含氮殘餌和排泄物產(chǎn)生,若其產(chǎn)生速度超過自然菌群的代謝能力,則致使養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽等濃度不斷增加。亞硝酸鹽對水生生物的明顯的毒性作用,成為現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖中重點關(guān)注的環(huán)境因素之一。為了研究亞硝酸鹽對魚類甲狀腺激素代謝是否存在潛在的干擾效應(yīng),我們以草魚幼魚為實驗材料,研究了亞硝酸鹽暴露對草魚甲狀腺濾泡組織形態(tài)、血液甲狀腺激素含量、組織脫碘酶活性以及甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)相關(guān)基因表達(dá)的影響。急性暴露實驗將健康草魚(體質(zhì)量為65.8±5.5 g,體長為13.2±1.2 cm)暴露于0 mg/L、0.5 mg/L、1 mg/L、4 mg/L和16 mg/L的亞硝酸鈉水體中,每個濃度實驗組設(shè)置3個平行重復(fù),進(jìn)行96 h暴露實驗,分別在亞硝酸鹽暴露后的0 h、12 h、24 h、48 h和96 h采集相關(guān)組織進(jìn)行分析。慢性暴露實驗將健康草魚(體質(zhì)量為98.7±12.4 g,體長為15.26±1.94 cm)暴露于0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L和0.8 mg/L的亞硝酸鈉中,每個濃度實驗組設(shè)置3個平行重復(fù),實驗時長為48 d,分別在亞硝酸鹽暴露后的0 d、12 d、24 d、36 d和48 d采集相關(guān)組織進(jìn)行分析。主要研究結(jié)果如下:(1)急性高濃度亞硝酸鹽能造成草魚死亡,但對照組和低劑量組(0.5 mg/L和1 mg/L)無魚死亡;暴露于4 mg/L和16 mg/L亞硝酸鹽96 h后,草魚的死亡率分別為4.76和9.52%。而慢性較低劑量的亞硝酸鹽暴露試驗中,則無草魚死亡現(xiàn)象。(2)亞硝酸暴露能引起草魚甲狀腺濾泡的組織形態(tài)學(xué)改變。在急性暴露試驗中,對照組暴露96 h后,其甲狀腺濾泡呈現(xiàn)出圓形或橢圓形,濾泡由單層的上皮細(xì)胞構(gòu)成,膠質(zhì)充斥著濾泡且無損耗現(xiàn)象。16 mg/L實驗組暴露96 h后,甲狀腺濾泡內(nèi)膠體的體積明顯減小,濾泡內(nèi)邊緣有大量空泡。在慢性暴露試驗中,各實驗組暴露48 d后,甲狀腺濾泡的上皮細(xì)胞均發(fā)生不同程度的增生,但長期暴露在0.8 mg/L亞硝酸鈉中的草魚甲狀腺濾泡內(nèi)邊緣出現(xiàn)少量空泡。(3)亞硝酸鹽能影響草魚促甲狀腺激素(TSH)水平。在急性暴露試驗中,血清TSH水平隨著亞硝酸鹽暴露濃度的上升而顯著降低,最大減幅出現(xiàn)在暴露48 h后;在慢性暴露試驗中,血清TSH水平顯著升高,最大增幅出現(xiàn)在暴露36 d后。(4)亞硝酸鹽能影響草魚甲狀腺激素(THs)水平。在急性暴露試驗中,0.5 mg/L、1 mg/L實驗組的甲狀腺素(T_4)水平升高,而4 mg/L、16 mg/L實驗組的T_4水平降低;急性亞硝酸鹽暴露會引起游離甲狀腺素(FT_4)、三碘甲腺原氨酸(T_3)、游離三碘甲腺原氨酸(FT_3)水平顯著下降,反三碘甲狀腺原氨酸(rT_3)水平顯著上升,T_3/T_4值顯著降低。在慢性暴露試驗中,T_4、FT_4、T_3、FT_3水平和T_3/T_4值顯著降低;rT_3水平在0.8 mg/L實驗組暴露24 d、96 d后顯著下降并在0.2 mg/L、0.4 mg/L實驗組暴露36 d后顯著升高。(5)亞硝酸鹽能影響草魚脫碘酶(IDs)活性。在急性暴露試驗中,I型脫碘酶(ID1)的活性隨著亞硝酸鹽暴露濃度的上升而顯著增強,呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)。Ⅱ型脫碘酶(ID2)活性減弱,ID2的活性在暴露的前24 h顯著降低,當(dāng)暴露時間超過48 h,ID2的活性恢復(fù)。Ⅲ型脫碘酶(ID3)活性增強,ID3的活性隨著暴露濃度的上升呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在慢性暴露試驗中,ID1的活性增強,在各時間點的0.8 mg/L實驗組均顯著增強。ID2的活性改變,亞硝酸鹽暴露24 d后,ID2的活性在0.6 mg/L實驗組顯著增強;亞硝酸鹽暴露36 d、48 d后,ID2的活性在0.2 mg/L實驗組顯著減弱。ID3的活性增強,亞硝酸鹽暴露12 d后,ID3的活性在0.2、0.4 mg/L實驗組顯著增強;亞硝酸鹽暴露24 d、36 d、48 d后,ID3的活性在0.8 mg/L實驗組均顯著增強。(6)亞硝酸鹽能影響草魚甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)相關(guān)基因表達(dá)。在急性暴露試驗中,促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素基因(crh)、促甲狀腺激素基因(tshβ)、Ⅱ型脫碘酶基因(id2)的表達(dá)水平顯著下調(diào);I型脫碘酶基因(id1)的表達(dá)水平顯著上調(diào);在暴露的前48 h,Ⅲ型脫碘酶基因(id3)的表達(dá)水平顯著下調(diào),暴露96 h后,id3的表達(dá)水平顯著上調(diào);在暴露的前24 h,轉(zhuǎn)運蛋白基因(ttr)的表達(dá)水平顯著上調(diào);在暴露的前48 h,甲狀腺激素受體-α基因(tr-α)的表達(dá)水平顯著上調(diào),暴露96 h后,則顯著下調(diào);在暴露的前24 h,甲狀腺激素受體-β基因(tr-β)的表達(dá)水平顯著上調(diào),暴露48 h后,tr-β的表達(dá)水平顯著下調(diào)。在慢性暴露試驗中,id1、id2、tshβ的表達(dá)水平顯著上調(diào),最大增幅出現(xiàn)在暴露24 d后;crh、ttr、tr-α的表達(dá)水平顯著上調(diào),最大增幅出現(xiàn)在暴露36 d后;id3的表達(dá)水平顯著上調(diào),最大增幅出現(xiàn)在暴露48 d后;tr-β的表達(dá)水平在暴露前的36 d顯著下調(diào),暴露48 d后顯著上調(diào)。亞硝酸鹽暴露能改變草魚甲狀腺濾泡的形態(tài)、血清中TSH和THs的水平、IDs的活性、甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)相關(guān)基因的表達(dá),擾亂甲狀腺激素代謝的平衡。
【圖文】：

硝酸鹽概論1 亞硝酸鹽在水體的產(chǎn)生亞硝酸鹽是一種廣泛存在于生態(tài)環(huán)境中的含氮化合物，自然界中的亞硝化單itrosomonas）先將氨氧化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽進(jìn)一步被硝化桿菌（Nitrobacte為硝酸鹽（Kroupova et al 2005）。伴隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展，建立起了高密度化養(yǎng)殖模式，升高了亞硝酸鹽在養(yǎng)殖水體中的濃度（Levine et al 2000）。在塘中，由于高密度養(yǎng)殖，投喂的商業(yè)飼料中蛋白含量較高，導(dǎo)致含氮殘餌和不斷沉積，當(dāng)其累積速度超越養(yǎng)殖水體自然菌群的代謝能力，亞硝酸鹽在養(yǎng)中不斷累積（李波等 2009）。因此，亞硝酸鹽成為養(yǎng)殖水體中的主要污染物水生生物具有潛在毒性，是現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖中的焦點（高明輝等 2008）。養(yǎng)殖，亞硝酸鹽的產(chǎn)生方式如圖 1-1。

圖 1-2 IDs 對甲狀腺激素的催化轉(zhuǎn)化Fig. 1-2 IDs catalyze the conversion of thyroid hormone環(huán)境污染物對魚類甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響隨著人類社會的發(fā)展，許多未經(jīng)處理的污水排放入自然環(huán)境，造成自然水有各種化合物，包括過量的人工合成的鹵化物、無機物和磷酸化的烴類等染物往往具有干擾生物甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)的潛在毒性，，被稱為甲狀腺干yroid-disrupting chemicals, TDCs）（Brown et al 2004）。TDCs 從以下方面狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)，包括干擾 HPT 軸的激素分泌、干擾 THs 的合成、干擾運、干擾 THs 在外周組織中的轉(zhuǎn)化與代謝和干擾 TRs 的結(jié)合與表達(dá)等多Leatherland 2000）。因為 THs 對魚類生理的具有關(guān)鍵作用，若甲狀腺內(nèi)分到干擾，則會對魚類的健康造成不利的影響。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52;X503.225

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本文編號：2676470