重金属和农药胁迫对斑马鱼心电的影响研究

发布时间：2020-07-05 04:20

【摘要】：水环境作为人们赖以生存的环境,其污染问题已经不容忽视,并且已引起当今世界的关注及重视。近年来水体中各种污染物逐渐增加,如除草剂、杀虫剂等有机农药毒物,以及一些镉、铅、铜、铊、汞等重金属类的化合物。这些污染物通过水途径的传播,并通过食物链发生富集,对生物体的内脏、肠道、脑部、鳃部及生殖系统等造成损害,干扰内分泌系统,影响正常代谢及生理机能。由于水生生物对于水环境变化有着自身的感知反应,因此国内外对生物水质监测法的使用越来越多。鱼类的心电能反映出在接触各种化学污染物后对自身所产生的毒性作用。以模式生物斑马鱼为受试生物,研究水环境中在不同污染物胁迫下斑马鱼心电参数的变化,探讨环境污染物对斑马鱼心电的影响。本研究对斑马鱼心电采集方法从多方面进行考虑及试验,反复改进不足之处,研究出对斑马鱼伤害最小、最方便操作、最有效的心电采集技术。本技术以直径0.25mm的银质针做采集电极,将正负电极分别位于斑马鱼心脏左右两侧,两电极皆埋入围心腔内,接地电极埋入斑马鱼的两腹鳍中间(泄殖孔附近),将采集到的心电信号进行去噪滤波处理,以获取到最清晰的ECG信号。本研究主要分析了重金属污染物硫酸铜(CuSO_4)和有机农药类污染物溴氰菊酯(DM)、阿特拉津(ATZ)胁迫下斑马鱼心电图ECG参数的变化。根据污染物对斑马鱼的毒性浓度,将每个研究实验设定为4个组,即1个空白对照实验组和3个污染物暴露实验组;3个暴露组分别为0.1TU组、0.5TU组和地表水标准浓度组,其中地表水标准浓度组是根据国家地表水环境质量标准浓度(GB3838-2002)所设定的。每个实验组设定7个心电采样时间点(0h,2h,4h,8h,16h,32h,48h),每个时间点采集3条斑马鱼的ECG信号,每组实验均设置3个平行实验。通过分析污染物胁迫下斑马鱼ECG参数的变化,以说明不同ECG参数在环境胁迫压力评估中的重要性。通过在重金属类污染物的暴露(CuSO_4)以及农药类污染物的暴露(DM、ATZ)下,将两类污染物对于斑马鱼ECG的参数(P波、R波、T波及PR间期、QRS间期、QT间期)以及心率的影响进行分析,结果表明污染物对ECG和心率都具有一定的抑制作用,导致斑马鱼的心率降低,心电波的振幅减弱,心电间期延长,并且还具有一定的剂量效应和时间效应。通过不同的统计分析方法,将能够评价水体的污染的相关性最好且有效合理的评估参数进行了筛选和提取。最终获得QRS间期和QT间期分别与CuSO_4胁迫和DM、ATZ胁迫SOM模式图最相似并且显著相关性最好的ECG参数,它们结合得到的线性回归方程拟合度最高模型最好。研究结果表明,斑马鱼QRS波群间期将是监测水生环境中Cu~(2+)污染的有效指标,QT间期可以作为监测水体环境中DM、ATZ污染的有效ECG参数。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X503.225
【图文】：

斑马鱼

图 1-1 成年健康的斑马鱼Fig.1-1 Adult healthy zebrafish (Danio Rerio)型的热带观赏鱼，如图 1-1 所示。斑马鱼一般体1]。鱼类的抗氧化防御系统对环境变化十分敏感，在我国有二百多个实验室将斑马鱼作为受试生物泛应用于生理发育研究的脊椎动物。斑马鱼的繁透明，容易观察，生长发育也很迅速，器官形成进行研究，已被用作生物模型[54]。斑马鱼的心脏相似性[55-56]；此外，它的基因与人类高度同源，鱼的心脏中也同样发挥了作用[51]。斑马鱼在细胞的研究，利用其开发心血管药物或药物筛选等，

斑马鱼,心电信号,双电极

第二章心电采集技术的改进集技术的发展也是经过很多实验实践而来的。水生动物时会产生不正常的行为活动，并且它们的心电信号也发物的心电信号的方法有很多，大多数方法是采用双电极表进行收集心电信号，还有的研究者将参考电极置于水集信号等。由于鱼体较小，心脏跳动产生的电位也相对采用双电极法埋入围心腔来收集心电信号。由于水生生因此关于心电信号的采集方法也固然具有研究的意义。

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