【摘要】：本學(xué)位論文系統(tǒng)的研究了鎘(Cadmium, Cd)對背角無齒蚌(Anodonta woodiana)的急性毒性效應(yīng)；Cd在蚌體組織中的蓄積及誘導(dǎo)金屬硫蛋白(Metallothionein, MT)的表達(dá)；以及鰓和外套膜細(xì)胞凋亡的情況,從組織損傷和細(xì)胞凋亡的角度探討了Cd對背角無齒蚌的毒性作用機制。采用急性毒性實驗,首先觀察了Cd脅迫背角無齒蚌的毒性效應(yīng),通過概率單位法計算得到Cd致背角無齒蚌的半致死劑量,并得到Cd脅迫背角無齒蚌的安全濃度。之后在Cd急性毒性實驗(Cd濃度為0、4.21、8.43、16.86、33.72和67.45 mg/L時間為24、48、72和96h)下,采用火焰原子吸收法和鎘-血紅蛋白飽和技術(shù),研究了Cd在五種主要組織(鰓、外套膜、足、內(nèi)臟團(tuán)、消化腺)中的蓄積作用,以及對組織中MT表達(dá)量的影響,同時分析了Cd在組織中的蓄積與組織表達(dá)MT的相關(guān)性。在此基礎(chǔ)上,選擇Cd蓄積量顯著,且MT表達(dá)量與Cd蓄積量具有正相關(guān)性的鰓和外套膜組織,在Cd急性脅迫背角無齒蚌(Cd濃度為0、8.43、16.86、33.72和67.45mg/L,處理時間為96h)下,運用酶學(xué)方法,檢測了鰓和外套膜中Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9的活性和H2O2含量。同時,利用DNA Ladder電泳技術(shù)檢測了鰓和外套膜中DNA Ladder圖譜變化情況。最后,運用電子顯微鏡觀察了Cd脅迫組(Cd濃度為0、16.86和67.45 mg/L)中鰓和外套膜亞顯微結(jié)構(gòu)的病理變化和損傷情況。得出研究結(jié)果如下：1.鎘急性脅迫背角無齒蚌產(chǎn)生的毒理效應(yīng)隨著Cd處理時間的增加,背角無齒蚌均出現(xiàn)了不同程度的中毒癥狀。實驗初期,背角無齒蚌雙殼緊閉,進(jìn)水管和出水管很少伸出,基本停止過濾覓食。隨后,背角無齒蚌雙殼陸續(xù)張開,足向外伸展,外界刺激后足收縮遲鈍,雙殼閉殼緩慢或不能完全閉合,直至死亡,水體中出現(xiàn)大量的白色絮狀渾濁物質(zhì)。在24、48、72和96h,Cd致背角無齒蚌的半致死劑量分別為562.3、331.1、182.0和134.9 mg/L。計算得到Cd對背角無齒蚌的安全濃度為1.35 mg/L。2.鎘在背角無齒蚌組織中的蓄積及對金屬硫蛋白含量的影響在對照組中,Cd在背角無齒蚌組織中的蓄積高低順序為鰓外套膜足內(nèi)臟團(tuán)消化腺；Cd處理組中,隨著處理時間的增加,五種組織中Cd蓄積量均出現(xiàn)不同程度的升高,較對照組差異顯著(P0.05)；Cd的最大蓄積量出現(xiàn)在消化腺中,當(dāng)Cd處理濃度為67.45 mg/L,時間為48 h,消化腺中Cd蓄積量達(dá)到最大值(P0.05)。隨著Cd處理濃度和處理時間的增加,MT在鰓和外套膜中的表達(dá)量顯著升高(P0.05),鰓和外套膜中MT含量與Cd蓄積量表現(xiàn)出正相關(guān)性(P0.05)。3.鎘致背角無齒蚌鰓組織亞顯微結(jié)構(gòu)改變及對細(xì)胞凋亡的影響隨著Cd濃度的增加,鰓中Caspase-3和Caspase-9活性總體呈現(xiàn)出逐漸增高的趨勢,高濃度Cd處理下活性顯著升高(P0.05)；Caspase-8活性表現(xiàn)為低濃度Cd處理下活性顯著降低(P0.05),中濃度和高濃度Cd處理下活性顯著增高(P0.05)；鰓中H2O2含量表現(xiàn)出先升高后逐漸回落的趨勢。隨著Cd處理濃度的逐漸增加,DNA Ladder圖譜逐漸清晰,出現(xiàn)細(xì)胞凋亡典型的DNA Ladder條帶。Cd濃度16.86mg/L處理96h,鰓組織細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化明顯。上皮細(xì)胞表面微絨毛數(shù)量減少,部分脫落；部分細(xì)胞核核膜腫脹并內(nèi)陷,染色質(zhì)致密濃縮、邊集；線粒體數(shù)量減少,形態(tài)腫脹、嵴數(shù)量減少并空泡化；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)破裂后形成大小不等的泡狀結(jié)構(gòu)；高爾基體形態(tài)萎縮。Cd濃度67.45 mg/L處理96h,鰓組織細(xì)胞損傷非常嚴(yán)重,形態(tài)結(jié)構(gòu)呈畸形,大部分細(xì)胞器消失。上皮細(xì)胞表面的大部分微絨毛脫落并消失；細(xì)胞核水腫嚴(yán)重,染色質(zhì)濃縮并出芽裂解成核碎片；線粒體腫脹呈囊泡狀,嵴基本消失；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)解體；高爾基體囊泡層結(jié)構(gòu)消失。4.鎘致背角無齒蚌外套膜組織亞顯微結(jié)構(gòu)改變及對細(xì)胞凋亡的影響與對照組對比,隨著Cd濃度的增加,外套膜中Caspase-3活性表現(xiàn)為先降低后顯著升高的趨勢(P0.05)；Caspase-8活性呈現(xiàn)逐漸升高,差異顯著(P0.05)；Caspase-9活性在低濃度和高濃度組顯著降低,但中高濃度組顯著升高(P0.05)；外套膜中H202含量呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢,差異顯著(P0.05)。Cd處理組中,DNALadder圖譜逐漸清晰,出現(xiàn)細(xì)胞凋亡典型的DNA Ladder條帶。Cd濃度16.86 mg/L處理96h,外套膜組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化明顯。微絨毛排列雜亂、大部分?jǐn)嗔巡⑶铱张莼瘒?yán)重；細(xì)胞核染色質(zhì)不規(guī)則凝聚、固縮和邊集,核膜破裂；線粒體腫脹、嵴數(shù)量減少、空泡化比較嚴(yán)重。Cd濃度67.45 mg/L處理96 h,外套膜組織細(xì)胞損傷更加明顯。染色質(zhì)大部分凝聚、固縮和邊集,核膜嚴(yán)重腫脹并破裂；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)板層狀結(jié)構(gòu)解體后形成許多大小不等的小泡。研究結(jié)果表明：1.鎘對背角無齒蚌的急性毒性效應(yīng)明顯,背角無齒蚌表現(xiàn)出典型的中毒癥狀。消化腺作為消化和解毒器官,對Cd的蓄積能力最強；鰓和外套膜作為呼吸和濾食器官,對Cd也有很強的蓄積能力；足和內(nèi)臟團(tuán)對Cd的蓄積力要弱于消化腺、鰓和外套膜。五種組織對Cd的富集作用及表達(dá)MT的能力具有明顯的組織差異性,其中,鰓和外套膜對Cd的蓄積量和MT的表達(dá)量呈現(xiàn)正相關(guān)性,組織中MT的含量可以作為Cd污染的生物標(biāo)志物。應(yīng)用MT為生物標(biāo)志物,可以考慮將鰓和外套膜組織作為靶器官應(yīng)用到水環(huán)境Cd污染監(jiān)測中。2.鎘急性脅迫背角無齒蚌,外套膜組織受到氧化脅迫,產(chǎn)生了大量的H2O2,并且呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系；組織中Caspase-3和Caspase-9活性表現(xiàn)為相似的激活效應(yīng)。外套膜組織細(xì)胞凋亡可能是通過線粒體引發(fā)途徑實現(xiàn)的,Cd可以通過誘導(dǎo)H2O2引起caspase級聯(lián)反應(yīng)后觸發(fā)細(xì)胞凋亡。3.鎘急性脅迫背角無齒蚌,鰓組織中H2O2沒有表現(xiàn)出典型的劑量效應(yīng)關(guān)系；組織中Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9活性表現(xiàn)出相似的激活趨勢。鰓組織細(xì)胞凋亡可能是通過細(xì)胞表面死亡受體途徑和線粒體引發(fā)途徑兩種途徑共同執(zhí)行的。鰓和外套膜均表現(xiàn)出了細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)和DNA Ladder圖譜的細(xì)胞凋亡特征。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2447276