DOP对鲤鱼的遗传毒性及肝脏抗氧化系统的影响

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  摘要[目的]研究邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 对鲤鱼的遗传毒性及抗氧化性能的影响,为评价DOP的生物学毒性及水环境生态风险提供理论依据。[方法]应用吉姆萨染色和试剂盒方法,研究0.3、1.5、7.5 mg/L的DOP 24 h暴露对鲤鱼红细胞核异常率和肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量的影响。[结果]在DOP试验浓度范围内,红细胞微核率、核异常率和总核异常率均随着DOP浓度的升高而升高,且微核率在7.5 mg/L DOP组极显著高于对照组。SOD活性则表现为低促高抑。0.3 mg/L DOP组POD活性显著高于对照组,而1.5 mg/L DOP、7.5 mg/L DOP组POD活性无明显变化。MDA含量随着DOP浓度的升高而升高,且各浓度DOP组MDA含量均显著高于对照组。[结论]一定浓度的DOP对鱼类具有遗传毒性,并能损伤抗氧化防御系统。
  关键词 邻苯二甲酸二辛酯;鲤鱼;微核;核异常;超氧化物歧化酶;过氧化物酶;丙二醛
  中图分类号 S965.116 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2016)28-0130-03
  Abstract[Objective]To study the effects of DOP on the genetic toxicity and oxidation resistance of carps,and to provide theoretical basis for evaluating the biological toxicity and ecological risk to water environments of DOP.[Method]The effects of exposing with DOP (0.3,1.5,7.5 mg/L) for 24 h on erythrocyte nuclei abnormal rate and activities of liver SOD and POD and the content of MDA by Giemsa staining and the kit method.[Result]In the experimental concentration range of DOP,rate of micronucleus,nuclear anomalies and total nuclear anomaly on the erythrocyte were increased with the increase of DOP concentration,and the rate of micronucleus in the 7.5 mg/L DOP group was significantly higher than that in the control group.SOD activity was promoted in Low concentration and inhibited in high concentration.POD activity at 0.3 mg/L group was significantly higher,but it had no significant change at 1.5 and 7.5 mg/L DOP group compared with the control group.The content of MDA was increased with the increase of DOP concentration,and that in each DOP group was significantly higher than the control group.[Conclusion]A certain concentration of DOP has a genetic toxicity and can damage the antioxidant defense system of fish.
  Key words Dioctyl Phthalate (DOP); Cyprinus carpio Linnaeus(Carp); Micronucleus; Nuclear anomalies; SOD; POD; MDA
  邻苯二甲酸二辛酯(Dioctyl phthalate,DOP)是一种重要的酞酸酯类(PAEs)化合物,是生产上最常使用的一种塑料和橡胶增塑剂,同时,作为添加剂还被用于化妆品、造漆、染料和冷凝剂等领域[1],由于DOP的广泛应用,在水体、土壤、大气和食品中均已检出DOP的存在[2-4]。目前,DOP已被美国国家环保局(EPA)列为优先控制的6 种PAEs有毒污染物之一,也被我国列为优先控制的3种PAEs环境污染物之一[5]。目前,DOP的生物学毒性效应已成为研究热点。研究表明,DOP能缩短果蝇寿命,引发生殖细胞发生畸变[6],导致小鼠红细胞微核率升高[7],降低去甲肾上腺素和多巴胺的含量[8],降低蚯蚓的成活率[9],并具有生殖毒性[10]。但是,目前DOP对生物是否具有遗传毒性尚缺少足够的证据。抗氧化系统是机体内重要的活性氧清除系统,当机体受环境污染物胁迫时,其活性成分及其含量则发生改变,因此常作为污染物环境风险的早期预警指标[11]。目前,我国江、河、湖泊和自来水中均已检测出DOP的存在,因此进一步开展PAEs对水生动物毒性的影响研究紧迫又必要。
  鱼类是与水生态环境变化密切相关的水生动物,也是人类的重要食物来源。鲤鱼属于淡水鲤科鱼类,是水生态毒理学中最常应用的模式动物之一,也是我国最重要的经济鱼类。笔者以鲤鱼为受试动物,研究了DOP对鲤鱼红细胞微核率以及肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量的影响,旨在为探讨DOP对水生动物的遗传毒性和抗氧化防御系统的影响以评价DOP的水环境污染风险提供科学依据。   1 材料与方法
  1.1 材料
  1.1.1 试验动物。鲤鱼,由菏泽市牡丹区鱼苗养殖场提供,体重(68.7±6.4)g,室温条件下驯养14 d。
  1.1.2 试剂和仪器。DOP(纯度99.5%,购自Sigma公司);吐温80(国产分析纯)、Giemsa染液以及SOD、POD、MDA、蛋白含量测定试剂盒,均购自南京建成生物工程研究所;紫外可见分光光度计(TU-1810,购自北京普析通用仪器有限责任公司);冰冻离心机(Eppendorf-5417R,德国);MOTIC显微成像系统;自制玻璃缸(120 cm×60 cm×80 cm)等。
  1.2 方法
  1.2.1 试验动物的处理。试验共分为4组,分别为对照(CK)组以及0.3 mg/L DOP组、1.5 mg/L DOP组和7.5 mg/L DOP组(CK组及各浓度DOP组均含2.5 mg/L吐温80),每组设3个平行,每组鲤鱼18尾,染毒在室温玻璃缸内进行,试验用水为曝气2 d的自来水,使用充氧机24 h充氧,溶氧量不低于6 mg/L,pH为6.5~7.0,染毒24 h。
  1.2.2 血涂片的制作、染色及观察。染毒24 h,每组各随机选取鲤鱼3尾,断尾取血,制作血涂片,每尾鱼各制作3个血涂片,并按照试剂盒方法使用Giemsa染液对血涂片进行染色,自然晾干。然后,使用MOTIC显微成像系统在油镜下观察血涂片,每个涂片观察统计3 000个以上红细胞,记录微核及核异常的细胞数,并按照以下公式计算出微核率、核异常率及总核异常率:
  微核率=微核总数/观察细胞总数×1 000‰(1)
  核异常率=具有核异常的细胞总数(不包括微核数)/观察细胞总数×1 000‰(2)
  总核异常率=微核率+核异常率(3)
  1.2.3 组织液的提取及生化指标的测定。染毒24 h,每组各随机选取鲤鱼6尾,擦干后迅速解剖,取肝脏,并用0.65%的生理盐水将表面的血迹冲洗干净,用吸水纸吸干水分后称重,并按w(g)∶V(mL)=1∶6的比例加入冰冷的0.65%生理盐水,用玻璃匀浆器匀浆,使用冰冻离心机4 ℃下3 500 r/min离心20 min,取上清液置于4 ℃冰箱内备用。肝脏蛋白质含量、MDA含量、SOD活性和POD活性的测定均按照试剂盒说明进行。
  1.3 数据处理
  试验数据均以平均值±标准差表示, 并使用SPSS统计软件对试验数据进行单因素方差分析(ANOVA),采用最小显著差数法(LSD)进行多个样本均数间的两两比较,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。
  2 结果与分析
  2.1 DOP对鲤鱼红细胞微核及核异常的影响 由表1可知,DOP染毒24 h,红细胞微核率、核异常率及总核异常率均随着DOP染毒浓度的升高而升高,但0.3 mg/L DOP组总核异常率显著高于对照(CK)组,微核率及核异常率与对照组差异均不显著。1.5 mg/L DOP组核异常率显著高于对照组(P<0.05),总核异常率极显著高于对照(CK)组(P<0.01),但微核率与对照组差异不显著。7.5 mg/L DOP组微核率、核异常率及总核异常率均显著高于对照(CK)组(P<0.05),且微核率和总核异常率均极显著高于对照(CK)组(P<0.01)。这说明较高浓度的DOP能诱导鲤鱼红细胞微核的发生,具有遗传毒性。当DOP浓度较低时,遗传毒性不明显,但对细胞核具有致畸性。
  2.2 DOP对鲤鱼抗氧化性的影响
  由表2可知,DOP染毒24 h,0.3 mg/L DOP组SOD活性高于对照组,但差异不显著; 1.5 mg/L DOP组SOD活性显著高于对照,7.5 mg/L DOP组SOD活性却显著低于对照,总体上表现出低促高抑的特点。POD活性也表现出低促高抑的特点,但仅0.3 mg/L DOP组POD活性显著高于对照组(P<0.05),1.5 mg/L DOP组、7.5 mg/L DOP组与对照组差异不显著。DOP组MDA含量均高于对照组,且随DOP浓度的升高而升高,但0.3 mg/L DOP组与对照组差异不显著,1.5 mg/L DOP组、7.5 mg/L DOP组MDA含量却显著高于对照组(P<0.05)。这说明较高浓度的DOP能影响鱼类的抗氧化系统,并对肝细胞具有损伤作用。
  3 讨论与结论
  微核,也称卫星核,游离于主核之外,为圆形或椭圆形小体,大小为正常细胞核的1/30~1/4,是染色体畸变的一种表现形式,一般认为微核是在有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片或染色体在分裂过程中行动滞后产生的[12]。微核率的大小与不良作用因子的剂量或辐射累积效应呈正相关。目前,由于微核试验测试方法简单、灵敏,已成为推测不良环境污染物对真核类生物是否具有遗传毒性的重要手段。核异常主要表现为核外凸、核内陷、无丝分裂,核异形等,是有毒因子对遗传物质具有毒性作用的表现形式。
  该试验结果表明,较低浓度的DOP并不能引起红细胞微核率的显著升高,但能明显引起核异常的发生,说明DOP对遗传物质细胞核具有一定的毒性,而较高浓度的DOP却能极显著诱导微核率的发生,说明较高浓度的DOP具有较强的遗传毒性,这与张贵生[12]和王蕊等[13]报道的DEHP遗传毒性试验结果相一致,其原因可能是DOP抑制了纺锤丝的形成,也可能导致了染色体的断裂。李恒舟[14]报道DEHP能导致蚯蚓体腔上皮细胞DNA断裂,DOP的作用机制可能与DEHP相一致,具体机制还有待进一步研究。
  一般认为,当机体受环境污染物胁迫时,自由基就会大量产生,并攻击细胞膜,使细胞膜发生脂质过氧化,从而导致细胞损伤,甚至细胞死亡[15]。抗氧化防御系统是机体内重要的自由基清除系统,其中SOD和POD是抗氧化系统中重要的2种抗氧化酶类物质,SOD 在机体内主要是清除 ·O2-,同时生成H2O2,而POD在机体内可清除H2O2。由此可见,SOD和POD在维持机体内自由基动态平衡方面起着极其重要的作用[16],其活性变化反映着机体抗氧化能力的强弱,同时也是反映机体是否受外界不良因子胁迫的生物指标。MDA是机体组织细胞膜发生脂质过氧化的产物之一,其含量变化是评价细胞膜是否受损伤及抗氧化防御系统是否受破坏的指标之一[17]。   该试验结果表明,DOP对鲤鱼肝脏SOD活性表现为低浓度诱导高浓度抑制的特点,其原因可能是当DOP进入鲤鱼机体内后,引起O2-的大量产生,为防止机体组织免受氧化损伤, SOD被大量诱导合成,以清除多余的O2-,所以1.5 mg/L DOP组SOD活性明显升高,但DOP浓度较高(7.5 mg/L)时,机体对于SOD活性的诱导跟不上机体内O2-增加的速度,超过了机体自身的调节范围,或者酶结构受到损伤,所以SOD 活性受到明显抑制。这与吴红松[18]报道的三聚氰胺对鲤鱼SOD活性的影响结果相一致。该试验结果表明,POD活性在较低(0.3 mg/L)浓度DOP组显著高于对照,其机理可能与SOD的作用机理类似,但较高浓度时与对照组相比差异并不显著。秦洁芳[19]报道DBP暴露3 d,能明显抑制紫红笛鲷肝脏POD活性,这与该试验结果并不一致,原因可能是该试验中DOP对鲤鱼的染毒时间太短所致,也可能是DBP与DOP的毒性大小不同,具体机理还有待进一步研究。该试验中1.5 mg/L DOP组、7.5 mg/L DOP组MDA含量显著高于对照组,说明较高浓度的DOP对抗氧化防御系统已造成一定程度的破坏,细胞膜已经受到了一定程度的损伤。
  参考文献
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