镉和毒死蜱暴露导致鲤鱼鳃免疫损伤机理的研究

发布时间：2020-08-28 22:09

　　镉(cadmium,Cd)是一种广泛应用于工业生产的毒性极强的重金属。毒死蜱(chlorpyrifos,CPF)是一种广谱有机磷杀虫剂。镉和毒死蜱在应用的同时,对淡水环境造成了污染,对淡水鱼造成伤害。鲤鱼是世界上最重要的淡水鱼类之一,鳃是鱼类重要的呼吸器官和免疫器官,鳃在气体交换、离子调节和酸碱平衡等生理活动中起关键作用。目前国内外的研究中,对镉和毒死蜱联合导致鱼鳃免疫损伤的毒性机理尚不清楚。因此,本试验建立鲤鱼镉和毒死蜱单独及联合中毒模型,为镉和毒死蜱单独及联合暴露对鲤鱼鳃的毒性作用提供参考,为水环境污染物对鱼鳃的免疫功能和结构完整性的毒性作用提供依据。120尾健康幼鲤被随机分成4组,对照组、镉组、毒死蜱组和镉+毒死蜱组,每组30尾鱼。用鲤鱼饲料(含有蛋白质47.7%和脂质10.7%)喂养。在试验的第15、30和45天,分别从每组随机取6尾鱼处死,采集鱼鳃组织样品。观察鲤鱼鳃显微结构和超微结构、检测细胞凋亡指数、检测金属元素浓度(铜、铁、锌、锰、钴、铬、镉、铅和汞),检测氧化应激指标(SOD、GPx、GST、GAT、T-AOC、GSH和MDA),检测凋亡相关基因(P53、PUMA、Bax、Bcl-2、Apaf-1、Caspase-9和Caspase-3)和细胞因子(IFN-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6和IL-10)的mRNA表达。结果表明:(1)镉和毒死蜱单独及联合暴露引起鲤鱼鳃组织形态学改变。显微结构变化包括鲤鱼鳃层状上皮肥大、鳃片上皮增生和片层融合、粘液细胞肥大和增生、粘液细胞空泡化、以及出现动脉瘤。超微结构变化包括细胞质、染色质收缩,核染色质凝集和线粒体肿胀。镉+毒死蜱组的显微结构及超微结构变化与镉组和毒死蜱组相比更明显。TUNEL分析结果发现镉组和毒死蜱组鳃丝和层状上皮细胞的TUNEL阳性凋亡细胞的数量高于对照组。镉+毒死蜱组TUNEL阳性凋亡细胞数量高于镉组和毒死蜱组。鲤鱼鳃组织形态学的改变表明镉和毒死蜱导致鲤鱼鳃损伤和细胞凋亡,且镉+毒死蜱组鲤鱼鳃细胞损伤程度和凋亡程度大于镉组和毒死蜱组,表明镉和毒死蜱具有联合毒性。(2)镉中毒降低了微量元素铜、铁、锌以及锰浓度,增加了有毒元素镉、铅和汞的浓度。暴露增加了鲤鱼鳃镉的含量,表明镉降低了鳃的免疫功能。(3)镉和毒死蜱单独及联合暴露降低鲤鱼鳃SOD、GPx、GST、CAT和T-AOC活性,减少GSH含量,增加MDA含量,导致鲤鱼鳃氧化应激,降低了鲤鱼鳃免疫功能。镉+毒死蜱组氧化应激强度大于镉组和毒死蜱组,表明镉与毒死蜱具有联合毒性。此外,镉+毒死蜱组CAT、T-AOC和MDA,镉组和毒死蜱组GPx、T-AOC、GSH和MDA具有时间依赖效应。(4)镉和毒死蜱单独及联合暴露诱导Bcl-2 mRNA表达下降,P53、PUMA、Bax、Apaf-1、Caspase-9和Caspase-3 mRNA的表达增加,导致鲤鱼鳃细胞凋亡,引起鲤鱼鳃免疫损伤。镉+毒死蜱组细胞凋亡强度大于镉组和毒死蜱,表明镉与毒死蜱具有联合毒性。镉+毒死蜱组P53、PUMA、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3 mRNA表达;镉组Caspase-3 mRNA表达以及毒死蜱组Caspase-9和Caspase-3 mRNA表达具有时间依赖效应。(5)镉和毒死蜱单独及联合暴露引起鲤鱼鳃IFN-γ、IL-2和IL-10的mRNA表达降低,TNF-α、IL-4和IL-6的mRNA表达增加,导致鲤鱼鳃免疫损伤。镉+毒死蜱组免疫损伤强度大于镉组和毒死蜱组,表明镉与毒死蜱具有联合毒性。镉+毒死蜱组IFN-γ、TNF-α、IL-2、IL-4和IL-6 mRNA的表达以及镉组与毒死蜱组IFN-γ、IL-4和IL-6的mRNA表达具有时间依赖效应。研究结果显示镉和毒死蜱暴露破坏了鳃的结构完整性、改变了鳃金属元素浓度和细胞因子表达水平、诱导鳃发生氧化应激和细胞凋亡、造成鲤鱼鳃免疫损伤,说明镉和毒死蜱导致鲤鱼鳃免疫损伤,且镉和毒死蜱的联合作用大于单独作用。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171.5
【部分图文】：

苏木精,显微结构,伊红,鲤鱼

结果与分析果与分析微结构的观察结果5 天鳃的显微结构如图 3-1。对照组的细胞（图 3-1（a））显示出次生薄片（（CPV）的正常结构。镉组（图 3-1（b））层状上皮（LE）肥大，毒死蜱组（片上皮增生和片层融合，粘液细胞（MC）肥大和增生，以及粘液细胞空泡化。镉+毒死蜱组（图 3-1（d））出现动脉瘤（A）。

鲤鱼,超微结构,毒死蜱,凋亡细胞

-2 第 45 天鲤鱼鳃超微结构（a 10000；b 10000；c 15000；d 100he ultrastructure of common carp gills on the 45thday (a 10000; b 10000d 10000)NEL 分析结果的 TUNEL 测定结果如图 3-3 所示。镉组（图 3-3（b））毒死蜱组（图组（图 3-3（d））中 TUNEL 阳性凋亡细胞（显示黄棕色）的数量高于中鳃丝和层状上皮细胞。镉+毒死蜱组中 TUNEL 阳性凋亡细胞数量高

凋亡细胞,鲤鱼,毒死蜱,比例尺

TUNEL 阳性凋亡细胞（显示黄棕色）的数量高于对照组（图3-3（a））中鳃丝和层状上皮细胞。镉+毒死蜱组中 TUNEL 阳性凋亡细胞数量高于镉组和毒死蜱组。

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