鎘對(duì)河南華溪蟹消化系統(tǒng)的損傷作用和毒性機(jī)制的研究.pdf

1、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，利用購置的生化試劑盒測定了鎘對(duì)消化系統(tǒng)三種主要組織器官（肝胰腺、

2、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，采用比色法測定了鎘處理后

3、河南華溪蟹肝胰腺和腸道組織中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（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

4、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)

5、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

6、肝胰腺中活性較高，胃蛋白酶僅在胃組織中檢測到，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

7、：
　　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4 d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

8、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

9、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

10、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

11、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