亚硝酸盐对草鱼甲状腺激素代谢的干扰效应

发布时间：2020-05-22 19:16

【摘要】：现代化的高密度养殖模式造成过量的含氮残饵和排泄物产生,若其产生速度超过自然菌群的代谢能力,则致使养殖水体中亚硝酸盐等浓度不断增加。亚硝酸盐对水生生物的明显的毒性作用,成为现代水产养殖中重点关注的环境因素之一。为了研究亚硝酸盐对鱼类甲状腺激素代谢是否存在潜在的干扰效应,我们以草鱼幼鱼为实验材料,研究了亚硝酸盐暴露对草鱼甲状腺滤泡组织形态、血液甲状腺激素含量、组织脱碘酶活性以及甲状腺内分泌系统相关基因表达的影响。急性暴露实验将健康草鱼(体质量为65.8±5.5 g,体长为13.2±1.2 cm)暴露于0 mg/L、0.5 mg/L、1 mg/L、4 mg/L和16 mg/L的亚硝酸钠水体中,每个浓度实验组设置3个平行重复,进行96 h暴露实验,分别在亚硝酸盐暴露后的0 h、12 h、24 h、48 h和96 h采集相关组织进行分析。慢性暴露实验将健康草鱼(体质量为98.7±12.4 g,体长为15.26±1.94 cm)暴露于0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L和0.8 mg/L的亚硝酸钠中,每个浓度实验组设置3个平行重复,实验时长为48 d,分别在亚硝酸盐暴露后的0 d、12 d、24 d、36 d和48 d采集相关组织进行分析。主要研究结果如下:(1)急性高浓度亚硝酸盐能造成草鱼死亡,但对照组和低剂量组(0.5 mg/L和1 mg/L)无鱼死亡;暴露于4 mg/L和16 mg/L亚硝酸盐96 h后,草鱼的死亡率分别为4.76和9.52%。而慢性较低剂量的亚硝酸盐暴露试验中,则无草鱼死亡现象。(2)亚硝酸暴露能引起草鱼甲状腺滤泡的组织形态学改变。在急性暴露试验中,对照组暴露96 h后,其甲状腺滤泡呈现出圆形或椭圆形,滤泡由单层的上皮细胞构成,胶质充斥着滤泡且无损耗现象。16 mg/L实验组暴露96 h后,甲状腺滤泡内胶体的体积明显减小,滤泡内边缘有大量空泡。在慢性暴露试验中,各实验组暴露48 d后,甲状腺滤泡的上皮细胞均发生不同程度的增生,但长期暴露在0.8 mg/L亚硝酸钠中的草鱼甲状腺滤泡内边缘出现少量空泡。(3)亚硝酸盐能影响草鱼促甲状腺激素(TSH)水平。在急性暴露试验中,血清TSH水平随着亚硝酸盐暴露浓度的上升而显著降低,最大减幅出现在暴露48 h后;在慢性暴露试验中,血清TSH水平显著升高,最大增幅出现在暴露36 d后。(4)亚硝酸盐能影响草鱼甲状腺激素(THs)水平。在急性暴露试验中,0.5 mg/L、1 mg/L实验组的甲状腺素(T_4)水平升高,而4 mg/L、16 mg/L实验组的T_4水平降低;急性亚硝酸盐暴露会引起游离甲状腺素(FT_4)、三碘甲腺原氨酸(T_3)、游离三碘甲腺原氨酸(FT_3)水平显著下降,反三碘甲状腺原氨酸(rT_3)水平显著上升,T_3/T_4值显著降低。在慢性暴露试验中,T_4、FT_4、T_3、FT_3水平和T_3/T_4值显著降低;rT_3水平在0.8 mg/L实验组暴露24 d、96 d后显著下降并在0.2 mg/L、0.4 mg/L实验组暴露36 d后显著升高。(5)亚硝酸盐能影响草鱼脱碘酶(IDs)活性。在急性暴露试验中,I型脱碘酶(ID1)的活性随着亚硝酸盐暴露浓度的上升而显著增强,呈现出明显的剂量-效应。Ⅱ型脱碘酶(ID2)活性减弱,ID2的活性在暴露的前24 h显著降低,当暴露时间超过48 h,ID2的活性恢复。Ⅲ型脱碘酶(ID3)活性增强,ID3的活性随着暴露浓度的上升呈现先升高后降低的趋势。在慢性暴露试验中,ID1的活性增强,在各时间点的0.8 mg/L实验组均显著增强。ID2的活性改变,亚硝酸盐暴露24 d后,ID2的活性在0.6 mg/L实验组显著增强;亚硝酸盐暴露36 d、48 d后,ID2的活性在0.2 mg/L实验组显著减弱。ID3的活性增强,亚硝酸盐暴露12 d后,ID3的活性在0.2、0.4 mg/L实验组显著增强;亚硝酸盐暴露24 d、36 d、48 d后,ID3的活性在0.8 mg/L实验组均显著增强。(6)亚硝酸盐能影响草鱼甲状腺内分泌系统相关基因表达。在急性暴露试验中,促肾上腺皮质激素释放激素基因(crh)、促甲状腺激素基因(tshβ)、Ⅱ型脱碘酶基因(id2)的表达水平显着下调;I型脱碘酶基因(id1)的表达水平显着上调;在暴露的前48 h,Ⅲ型脱碘酶基因(id3)的表达水平显著下调,暴露96 h后,id3的表达水平显著上调;在暴露的前24 h,转运蛋白基因(ttr)的表达水平显著上调;在暴露的前48 h,甲状腺激素受体-α基因(tr-α)的表达水平显著上调,暴露96 h后,则显著下调;在暴露的前24 h,甲状腺激素受体-β基因(tr-β)的表达水平显著上调,暴露48 h后,tr-β的表达水平显著下调。在慢性暴露试验中,id1、id2、tshβ的表达水平显着上调,最大增幅出现在暴露24 d后;crh、ttr、tr-α的表达水平显着上调,最大增幅出现在暴露36 d后;id3的表达水平显着上调,最大增幅出现在暴露48 d后;tr-β的表达水平在暴露前的36 d显著下调,暴露48 d后显著上调。亚硝酸盐暴露能改变草鱼甲状腺滤泡的形态、血清中TSH和THs的水平、IDs的活性、甲状腺内分泌系统相关基因的表达,扰乱甲状腺激素代谢的平衡。
【图文】：

亚硝酸盐,养殖水体

硝酸盐概论1 亚硝酸盐在水体的产生亚硝酸盐是一种广泛存在于生态环境中的含氮化合物，自然界中的亚硝化单itrosomonas）先将氨氧化为亚硝酸盐，亚硝酸盐进一步被硝化杆菌（Nitrobacte为硝酸盐（Kroupova et al 2005）。伴随着水产养殖的发展，建立起了高密度化养殖模式，升高了亚硝酸盐在养殖水体中的浓度（Levine et al 2000）。在塘中，由于高密度养殖，投喂的商业饲料中蛋白含量较高，导致含氮残饵和不断沉积，当其累积速度超越养殖水体自然菌群的代谢能力，亚硝酸盐在养中不断累积（李波等 2009）。因此，亚硝酸盐成为养殖水体中的主要污染物水生生物具有潜在毒性，是现代水产养殖中的焦点（高明辉等 2008）。养殖，亚硝酸盐的产生方式如图 1-1。

催化转化,内分泌系统,甲状腺

图 1-2 IDs 对甲状腺激素的催化转化Fig. 1-2 IDs catalyze the conversion of thyroid hormone环境污染物对鱼类甲状腺内分泌系统的影响随着人类社会的发展，许多未经处理的污水排放入自然环境，造成自然水有各种化合物，包括过量的人工合成的卤化物、无机物和磷酸化的烃类等染物往往具有干扰生物甲状腺内分泌系统的潜在毒性，，被称为甲状腺干yroid-disrupting chemicals, TDCs）（Brown et al 2004）。TDCs 从以下方面状腺内分泌系统，包括干扰 HPT 轴的激素分泌、干扰 THs 的合成、干扰运、干扰 THs 在外周组织中的转化与代谢和干扰 TRs 的结合与表达等多Leatherland 2000）。因为 THs 对鱼类生理的具有关键作用，若甲状腺内分到干扰，则会对鱼类的健康造成不利的影响。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52;X503.225

【相似文献】