多環(huán)芳烴化合物對櫛孔扇貝致毒機理的研究.pdf

1、近年來，隨著海上石油和輪船運輸業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)、生活污水的大量排放，海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴類化合物(Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs)的污染日益加重，16種多環(huán)芳烴類化合物已成為海洋環(huán)境中必須檢測的污染物，其中苯并(a)芘(B[α]P)和苯并(k)熒葸(B[k]F)屬于致癌性最強的PAHs。櫛孔扇貝(Chlamys farreri)是我國北方近海采用浮筏養(yǎng)殖的重要經(jīng)濟貝類。本論文以B[α]P和B[k]

2、F作為多環(huán)芳烴化合物的典型代表物，通過實驗室試驗的方法，采用現(xiàn)代分析技術(shù)，研究了B[α]P在櫛孔扇貝鰓和消化盲囊中的含量分布，測定了這兩種組織中PAHs的代謝指標和遺傳毒性指標，以及組織細胞的損傷，并且初步探討了B[α]P對櫛孔扇貝的生殖機能的影響。得到了如下的結(jié)果： 1多環(huán)芳烴化合物對櫛孔扇貝組織芳烴羥化酶活力的影響芳烴羥化酶(AHH)屬于混合功能氧化酶系(MFO)，對于PAHs的代謝具有重要作用。本實驗采用實驗室試驗，將櫛

3、孔扇貝暴露于不同濃度(0.5μg／L、3μg/L、10μg/L)的B[α]P、B[k]F以及B[α]P與B[k]F混合物處理20 d，分別于12 h，1 d，3 d，6 d，10 d，15 d，20 d取樣，測定櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊AHH活力的變化。實驗結(jié)果表明，多環(huán)芳烴化合物(PAHs)對櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊AHH活力具有顯著的誘導作用(p<0.05)，并且呈現(xiàn)了明顯的時間、劑量效應特征。B[α]P和B[K]F混合物處理組鰓絲和消

4、化忙囊的AHH活力在實驗期間呈現(xiàn)先升高后穩(wěn)定趨勢，B[α]P處理組則表現(xiàn)峰值變化，然后呈下降趨勢。消化忙囊各處理組AHH活力顯著高于鰓絲。作者認為可以采用消化忙囊的AHH活力來反映周圍環(huán)境PAHs的污染，并應以最大飽和濃度為標準。3種PAHs中B[α]P的毒性最強，PAHs對櫛孔扇貝的毒性大小與PAHs的組成有關(guān)，不能以不同種類單一PAHs毒性的總和來代表PAHs混合物的毒性。 2 櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊對B[α]P的累積效應

5、研究 采用實驗室試驗方法,將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L,3μg/L,10μg/L B【α】P 20 d,分別于0,3 d,10 d,20 d取樣,通過液一液萃取和液相色譜法測定了B[α]P在櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊中的累積量,并比較分析了B[α]P在櫛孔扇貝兩種器官內(nèi)累積的時間劑量效應。自然海水對照組中,櫛孔扇貝的鰓絲和消化盲囊中也有微量的B[α]P積累。0.5 μg/L B[α】P處理組消化盲囊中B[α】P的累積量在3 d時

6、已顯著高于對照組,3 d-20 d B[α]P的累積量趨于穩(wěn)定。各處理組鰓絲中B[α]P的累積量以及3μg/L和10μg/L B[α】P處理組消化盲囊中B[α]P的累積量在3 d時已顯著高于對照組,并且在3 d-10 d內(nèi)隨時間而逐漸增高,10 d時累積量顯著高于第3 d的累積量,10 d-20 d B[α】P的累積量趨于穩(wěn)定。兩種器官對于B[α]P的累積量都隨著海水中B[α]P濃度的增高而顯著升高。并且消化盲囊中B[α]P的累積大于鰓

7、,約為鰓中累積量的2-3倍。B【α】P可以較快的從水環(huán)境中吸收到扇貝體內(nèi)。參考中華人民共和國國家標準GB7104-84,食品中B【α】P含量應小于5μg/kg。在本實驗中,各B[α]P處理組櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊累積量均已超過限制標準,甚至在對照組消化盲囊中B[α]P的累積量也已達到這一限制標準。 3 B[αμ]P對櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊DNA損傷的研究 采用實驗室試驗將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L,3 μg/L,1

8、0μg/L B[α]P 20 d,分別于0,12 h,1 d,3 d,6 d,10 d,15 d,20 d取樣,采用堿解旋方法測定了B[α】P對櫛孔扇貝鰓和消化盲囊DNA單鏈斷裂影響的時間劑量效應,用于評價B[α]P的遺傳毒性。實驗結(jié)果表明鰓絲樣品中,3 μg/L和10μg/LB【α】P處理12h,0.5μg/LB【α】P處理1 d后DNA單鏈斷裂程度即顯著高于對照組。消化盲囊樣品中,各B[α]P處理組DNA單鏈斷裂程度12 h后均顯著

9、高于對照組。鰓絲和消化盲囊0.5μg/L和3μg/L B[α]P處理組單鏈斷裂程度6 d后逐漸恢復,10 μg/L B[α]P處理組單鏈斷裂率先持續(xù)增高然后逐漸穩(wěn)定在一定水平。實驗結(jié)果說明,堿解旋方法測定的櫛孔扇貝鰓絲或消化盲囊的單鏈斷裂可以敏感反應水環(huán)境中B[α]P的污染脅迫,3μg/L以下B[α]P造成的DNA單鏈斷裂隨著DNA修復系統(tǒng)的激發(fā)可以被修復,但是10 μg/LB[αμ]P造成的損傷則不可修復,將對櫛孔扇貝的DNA造成嚴重

10、的損害。 4 B[α]P對櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊顯微、超微結(jié)構(gòu)的影響 在實驗生態(tài)條件下研究暴露于10μg/LB[a]P l0d和20d的櫛孔扇貝鰓和消化盲囊的顯微結(jié)構(gòu)以及10μg/LB[a]P處理10d的櫛孔扇貝鰓和消化盲囊的超微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，10μg/LB[a]P處理l0 d，櫛孔扇貝鰓絲上皮粘液細胞數(shù)量增多，回血管中可見細胞壞死后固縮的細胞核，20 d后壞死細胞增多，鰓絲的上皮細胞排列不規(guī)則甚至斷裂，鰓絲

11、結(jié)構(gòu)破壞更加嚴重。處理10 d的鰓絲的超微結(jié)構(gòu)受損傷的特點主要是纖毛和微絨毛脫落、核周池擴大、細胞內(nèi)次級溶酶體增多、細胞電子密度降低。10μg/LB[a]P處理10d后消化盲囊腺泡中嗜堿性顆粒增多，腺泡內(nèi)細胞間界限模糊，消化細胞內(nèi)消化殘體減少。20d后部分消化腺泡崩解，消化導管上皮結(jié)構(gòu)損害嚴重。10μg/LB[a]P處理10d消化盲囊超微結(jié)構(gòu)中可見線粒體嵴減少，有的細胞中可見線粒體缺失形成的空泡，細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)片斷化，核糖體增多。研究結(jié)果證

12、明，10μg/L B[a]P處理10-20 d影響了鰓絲和消化盲囊的結(jié)構(gòu)與功能，并且隨時間延長影響更加嚴重。 5 B[a]P對櫛孔扇貝雌性腺DNA損傷的研究 采用實驗室試驗將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L，3μg/L，10μg/LB[a]P15天，分別于0，12h，1d，3d，6d，10d，15d取樣，并同時取對照組和丙酮處理組雌性腺用堿解旋方法測定DNA單鏈斷裂情況。結(jié)果表明3μg/L和10μg/LB[a］P處理12

13、 h，0.5μg/LB[a]P處理l d后DNA單鏈斷裂率即顯著高于對照組。各B[a]P處理組單鏈斷裂率持續(xù)降低6 d后趨于穩(wěn)定。由本實驗結(jié)果可以看出，B[a]P(0.5-l0μg/LB[a]P)對能夠造成櫛孔扇貝生殖細胞的DNA單鏈斷裂，對生殖細胞具有不可逆的遺傳毒性，這種遺傳毒性對櫛孔扇貝繁殖的影響以及傳代效應還有待于進一步的研究。 6 B［a］P對櫛孔扇貝雌性生殖腺顯微、超微結(jié)構(gòu)的影響 PAHs對櫛孔扇貝等雙殼

14、類動物生殖調(diào)控的影響會導致生殖功能下降、種質(zhì)資源破壞，本實驗通過研究B［a］P對櫛孔扇貝成熟期雌性生殖腺顯微和超微結(jié)構(gòu)的影響，為進一步研究PAHs等污染物對雙殼類生殖調(diào)控的影響提供基礎(chǔ)。對櫛孔扇貝雌性生殖腺的組織學觀察可見雌性生殖腺處于成熟期，濾泡間的空隙已基本消失，濾泡腔充滿了排列緊密的卵母細胞。400倍顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)l0μg/LB［a］P處理10 d，15 d的雌性生殖腺中靠近被膜的卵母細胞中可見卵母細胞質(zhì)疏松異常；處理組超微結(jié)構(gòu)觀