铜和镉单一及联合亚急性暴露对鲤幼鱼热休克蛋白的影响

发布时间：2019-02-17 07:54

【摘要】：近年来,重金属污染事件频发,重金属污染对人们健康的影响受到普遍关注。铜和镉是两种对生物危害较大的重金属,其在工业废水、生活污水中广泛存在。鱼类作为水生生物的代表,重金属污染对其危害十分严重。鲤(Cyprinus carpio)在水产养殖中占有重要地位,然而不断出现的“镉大米”、水域污染等事件,使鱼类的养殖环境令人担忧。热休克蛋白(heat shock protein,HSP)家族是一类应激蛋白,当机体处于胁迫条件,其家族许多成员表达量提高,以应对应激引起的蛋白变性、错误折叠以及帮助新生肽链形成正确构象。同时,HSP家族的许多成员也被广泛应用于生态毒理学的研究,其表达水平能够反映机体所处的胁迫状态。本文以选择鲤作为受试动物,研究重金属铜、镉单一及联合暴露对其HSP60、HSP70和HSP90 mRNA水平以及蛋白表达的影响,并与氧化应激相联系,旨在为重金属对鱼类毒性机制的研究提供参考,并且为HSP家族在毒理学研究中作为生物标记物的功能提供依据。随机选择健康鲤幼鱼(平均体长13.5087±1.5465 cm,平均体重45.3694±6.7102 g)420尾,分为如下七组:Cu2+低浓度组(0.05 mg/L)和Cu2+高浓度组(0.1 mg/L),Cd2+低浓度组(0.63 mg/L)和Cd2+高浓度组(1.26 mg/L),混合低浓度组(0.045 mg/L)和混合高浓度组(0.09 mg/L),以及一个空白对照组。每个处理组30尾鱼,设置两个平行。进行96h的持续暴露试验,在24h、48h、72h和96h剖杀采取肝脏和脑组织。用试剂盒检测SOD活性、CAT活性,实时定量PCR法检测HSP60、HSP70和HSP90 m RNA水平,蛋白免疫印迹法检测HSP60、HSP70和HSP90蛋白含量。研究结果表明:(1)与对照组相比,24h Cu2+高浓度组肝脏中SOD活性显著升高(P0.05),其余各组SOD活性高于对照组但变化不显著(P0.05);48h时,混合高浓度组出现显著降低;72h时,除了Cd2+和混合低浓度组,其余各组SOD活性均显著低于对照组(P0.05);96h各组SOD活性均显著下降(P0.05),高浓度组降低水平大于低浓度组。脑组织中,24h SOD活性与对照组无明显变化(P0.05);48h Cu2+高浓度组和混合处理组显著低于对照组(P0.05);72h和96h各组均出现显著下降(P0.05)。(2)与对照组相比,24h肝脏中CAT活性均高于对照组,但除了混合高浓度组外,变化均不显著(P0.05);48h各组水平均呈下降趋势,Cu2+高浓度组、Cd2+低浓度组和混合低浓度组显著低于对照组水平(P0.05);72h和96h各组CAT活性相较于对照组水平均有显著下降(P0.05)。脑组织中CAT活性变化趋势与肝脏中相似。(3)与对照组相比,在整个试验过程中,Cu2+低浓度组和混合低浓度组肝脏中HSP60m RNA表达水平与对照组未出现显著升高(P0.05),其余各组均在48h出现显著上升(P0.05),并在96h达到峰值;脑组织中48h各组均出现显著升高(P0.05)。肝脏中各组HSP70 mRNA水平在72h均出现显著升高(P0.05);脑组织中各组在48h即出现显著升高(P0.05),并随时间逐渐升高。肝脏中,除了Cu2+低浓度组在72h出现显著升高(P0.05),其余各组HSP90均在24h出现显著升高(P0.05);脑组织中各组在24h均出现显著升高(P0.05),但48h、72h和96h各时间点之间无明显差异(P0.05)。(4)肝脏中HSP60蛋白水平在试验过程中出现低于对照组水平的现象,但降低水平普遍不显著(P0.05);脑组织中各高浓度组在48h蛋白水平显著升高(P0.05)。肝脏中HSP70蛋白水平在试验初期显著低于对照组(P0.05),在96h显著高于对照组;脑组织中HSP70在前48h变化不显著(P0.05),72h出现显著升高(P0.05)。大多数肝脏中HSP90蛋白水平在整个暴露试验中均未出现明显变化(P0.05);脑组织中,在72h Cu2+和Cd2+高浓度组以及混合处理组蛋白水平显著升高(P0.05)。综上所述,铜、镉单一及联合暴露引起鲤幼鱼机体发生氧化应激,肝脏和脑组织中SOD和CAT活性显著下降,HSP60、HSP70和HSP90 m RNA表达水平上升。肝脏和脑组织中HSP60、HSP70和HSP90蛋白水平上升,表明重金属暴露能够引起肝脏和脑组织热休克蛋白的过表达。蛋白表达和m RNA水平之间存在不一致的现象,尚需更多的研究以揭示其中的机制。
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【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X171.5

【参考文献】