锌适应对镉暴露下斑马鱼肝脏内相关生理因子和基因转录表达的影响

发布时间：2020-08-15 13:16

【摘要】：锌适应可以提高鱼类对重金属的耐受性。然而,深层次的分子机理有待进一步研究。斑马鱼(Danio rerio)是一种重要的脊椎动物模型,被广泛应用于毒理试验,本实验便是以斑马鱼为实验对象。在此研究中,我们将斑马鱼暴露到0和200μg/L锌(Zn)的水中8周,然后再将这两组都分别转到0、100和200μg/L镉(Cd~(2+))的水中4天。镉暴露对斑马鱼应激防御和免疫系统以及锌离子转运系统造成了负面的影响。例如,镉暴露诱导了脂质过氧化和iNOS活性的增加,升高了il-6和inos的mRNA水平,降低了Cu/Zn-SOD和HSP70的蛋白水平,降低了sod1,cat,hsp70,mtf-1,p65,znt5,zip7,atp7a和atp7b的mRNA水平。但是,锌适应明显缓解了镉暴露造成的氧化性损伤和炎症反应。首先,锌适应增加了斑马鱼的MTs和HSP70的蛋白水平及CAT的活性水平。这有助于斑马鱼快速地启动镉的防御机制。其次,在斑马鱼肝脏中,锌适应减少了镉暴露中镉的积累,降低了100μg/L镉暴露中il-6和il-1β的表达水平及200μg/L镉暴露中p65的表达水平,增加了200μg/L镉暴露中Cu/Zn-SOD和CAT的活性水平。第三,锌适应升高了100和200μg/L镉暴露下斑马鱼肝脏中转录因子(hsf1,hsf2,mtf-1和nrf2)及其靶基因(sod1,cat,hsp70和mt2)。值得注意的是,锌预暴露显著地降低了0和100μg/L镉暴露下斑马鱼肝脏中的几种金属转运基因,这可能是斑马鱼减少镉进入肝脏的一种重要机制。总的来说,长时间环境剂量的锌适应可以通过提高应激抵御能力与降低金属转运基因及炎症反应来缓解镉毒性。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X503.225
【图文】：

斑马鱼,体重,蛋白质水平,活性水

图 1. 4 天的 Cd 暴露对斑马鱼体重、MDA 含量、Cd 水平、Cu/Zn-SOD、CAT 和 iNOS 活性水平及 MTs 和 HSP70 蛋白质水平的影响。每个数值都以平均值±标准差（n= 4）的形式列出。星号表示对照组与 Cd 暴露组之间的明显不同(P < 0.05)。Fig.1. Effects of Cd exposure for 4 days on BW (body weight), MDA content, Cd levels, activitylevels of Cu/Zn-SOD, CAT and iNOS, and protein levels of MTs and HSP70 in zebrafish. Each valuerepresents mean ± SD (n = 4), as the logarithm of relative levels to control to the base of two. Theasterisk symbols indicate significant differences between control and Cd-exposed group (P < 0.05)..4.2 锌适应对镉暴露下生理生化指标的影响在 200 μg/L 锌的水中预暴露并未改变斑马鱼在 0、100 和 200 μg/L 镉的水中暴露体重（P > 0.05）（如图 2）。锌预暴露增加了斑马鱼的 MDA 含量且减少了镉暴露的斑马鱼的 MDA 含量（P < 0.05）。锌预暴露增加了 CAT 活性及 MTs 和 HSP70蛋白质水平（P < 0.05）。锌预暴露引起的 HSP70 蛋白质水平增加在 100 μg/L 镉暴中也持续存在（P < 0.05）。在 200 μg/L 镉暴露下的斑马鱼中，锌预暴露还升高了u/Zn-SOD 和 CAT 的活性水平及 HSP70 的蛋白质含量（P < 0.05）。相反的，在 100

免疫反应,金属,斑马鱼,肝脏

图 3. 4 天的镉暴露对应激反应、免疫反应和金属转运相关基因相对 mRNA 水平的影响。每数值皆以平均值±标准差（n = 4）的形式列出。星号表示对照组与镉暴露组之间具有显著的差异(P < 0.05)。Fig.3. Effects of Cd exposure for 4 days on relative mRNA levels of genes involved in stressedresponse, immune response, and metal transport. Each value represents mean ± SD (n = 4), as thelogarithm of relative mRNA levels to control to the base of two. The asterisk symbols indicatesignificant differences between control and Cd exposure..4.2 锌适应对镉暴露下基因的转录水平的影响在正常的水中，锌预暴露降低了斑马鱼肝脏内的 sod1，hsp70，znt5，zip7，atp7a atp7b 的 mRNA 水平（P < 0.05）（如图 4A）。同样的，锌预暴露也减少了 100μg/L暴露下斑马鱼肝脏内的 il-6，il-1β，zip7，atp7b 和 ctr1 的 mRNA 水平（P < 0.05）如图 4B）。然而，hsf1，hsp70 和 mt2 的 mRNA 水平有明显的增加（P < 0.05）。预暴露并未明显影响到 200μg/L 镉暴露下斑马鱼的 znt5，zip7，ctr1，atp7a 和 atp7b mRNA 水平（P > 0.05），但是升高了 nrf2，sod1，cat，hsf1，hsf2，mtf-1 和 mt2 mRNA 水平并降低了 p65 的表达（P < 0.05）（如图 4C）。

粉色,免疫反应,斑马鱼,绿色

31图 4. 8 周的 200 μg/L Zn 预暴露对 0 (A), 100 (B)和 200 μg/L (C) Cd 暴露下斑马鱼肝脏内应激反应（绿色）、免疫反应（粉色）和金属转运（蓝色）相关基因相对 mRNA 水平的影响。每个值皆以平均值±标准差（n = 4）的形式列出。星号表示对照组与锌预暴露组之间具有显著的差异(P < 0.05)。Fig.4. Effects of 200 μg/L Zn pre-exposure for 8 weeks on relative mRNA levels of genes involved instressed response (green), immune response (pink), and metal transport (blue) under under different

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