Cr(Ⅵ)在日本鳉鱼体内的累积及毒性效应机制

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随着工业化的进程迅猛发展,重金属污染问题也日益严重,其中铬盐、制革业、冶金行业(不锈钢产业)等的发展也导致了环境中铬(Cr)污染问题日益严重,在Cr常见的价态中,Cr(Ⅵ)可以容易透过细胞膜进入细胞内,毒性高于Cr(Ⅲ),其氧化性也容易在生物体内产生多余的ROS造成氧化胁迫的发生等危害。而水体是重金属重要的汇之一,在水体中高含量的重金属会威胁水生生态系统的稳定性。而有关Cr对水生生物毒性的研究有待深入探讨,特别是淡水生物累积毒性暴露途径的作用、Cr母体传递效应以及鱼体生长发育对生化指标的影响的数据相对不足。因此,针对Cr在水生毒理学的研究现状,本论文选用典型的淡水模式鱼类日本鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,对Cr(Ⅵ)的累积及毒性效应进行了相关研究。主要包括以下三个方面的内容:  首先,开展了长期暴露条件下三种暴露途径下日本鳉鱼幼鱼(Oryzias latipes)对Cr(Ⅵ)的累积和毒性的研究。结果显示,水相(4.0 mg/L)暴露条件下,肝、鳃以及肠中的Cr含量均显著增加;而活饵料丰年虫食物相暴露途径下仅肝和肠Cr含量升高,人工饵料鱼片食物相暴露途径下仅肠Cr含量升高,这说明水相暴露在长期暴露条件下仍可能是日本鳉鱼Cr累积的主要途径。同时,神经系统、消化系统在水相Cr(Ⅵ)暴露下分别被诱导和抑制。另外,组织病理切片检测表明Cr(Ⅵ)水相暴露后鳉鱼肝和鳃受到了损伤。由此表明,本试验条件下,水相长期Cr(Ⅵ)暴露仍是在鳉鱼体内累积和毒性的主要途径。  其次,深入研究并比较了日本鳉鱼幼鱼在急性/长期水相Cr(Ⅵ)暴露条件下Cr在性腺内的累积、对繁殖的影响,母体传递效应以及对子代的毒性效应。将鳉鱼幼鱼暴露于16.0 mg/L Cr(Ⅵ)6天或者4.0 mg/L90天后,分别测定了鳉鱼成鱼性腺内Cr的含量,随后放入干净的清水中配对记录40天内的繁殖能力的记录,并测定了所产的卵的质量以及卵孵化出幼鱼的质量。结果显示,鱼体内Cr(Ⅵ)暴露后性腺内累计了高含量的Cr,其抗氧化系统也受到了一定的影响,组织病理切片检测结果也显示卵巢和精巢的发育受到了影响。Cr(Ⅵ)暴露后的鳉鱼其繁殖能力明显降低,所产的卵以及卵孵化后的幼鱼内Cr含量显著升高,而卵的质量和幼鱼的质量也随之降低。由此证明,长期Cr(Ⅵ)暴露条件下,日本鳉鱼雌鱼和雄鱼性腺均能累积高含量的Cr,并通过产卵和受精过程传递到胚胎以及受精卵中,从而引起卵和幼鱼体内Cr含量升高,对幼鱼的生长发育造成潜在的威胁。  最后,在日本鳉鱼幼鱼Cr(Ⅵ)暴露条件下,开展了幼鱼发育阶段以及Cr(Ⅵ)暴露浓度梯度对鳉鱼幼鱼体内Cr累积和毒性影响的研究。将日本鳉鱼幼鱼(快速生长期)暴露于不同浓度梯度(0,0.05,0.5,4.0,8.0 mg/L)的Cr(Ⅵ)中3-28天,并测定其累积和毒性效应,暴露结束后在清水中清空2-14天,测定Cr在体内的排出规律。结果表明,鱼体幼鱼期间虽然对污染物比较敏感,但是在污染物暴露条件下,特别是长期暴露条件下不仅要考虑暴露梯度对生化指标的影响,还要充分考虑鱼体本身的生长发育对生化指标的影响。说明虽然幼鱼对各种毒性指示物的敏感性较高,但是由于其较快的生长速度和生理状况的变化,所测定指的标准确性需要考虑其生长发育的影响。
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