溫度與重金屬（Ｃｄ）復(fù)合污染對(duì)黑鯛ＳＯＤ和ＣＡＴ的影響

謝漢陽(yáng)　沈盎綠

【摘要】采用半靜態(tài)實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)置不同溫度和Cd2+濃度對(duì)黑鯛進(jìn)行96h急性試驗(yàn)，測(cè)定其肝臟內(nèi)SOD和CAT活性的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，單一溫度試驗(yàn)組SOD活性隨溫度升高表現(xiàn)為先上升再下降再回升的趨勢(shì)，26℃處SOD活性最高；CAT活性隨溫度升高表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，29℃處達(dá)到最大值；0.5mg/L Cd2+濃度組SOD和CAT活性隨溫度上升都表現(xiàn)為先上升再下降的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在26℃處；5.0 mg/L Cd2+濃度組SOD活性值隨溫度升高表現(xiàn)為先上升再下降再回升的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在26℃處，CAT活性隨溫度升高表現(xiàn)為先上升再下降的趨勢(shì)，在26℃達(dá)到最高值。

【關(guān)鍵詞】溫度；重金屬(Cd2+)；黑鯛；超氧化物歧化酶(SOD)；過(guò)氧化氫酶(CAT)

隨著廢水排放量的增加，我國(guó)水域環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，這給水生生物的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，簡(jiǎn)稱SOD)和超氧化氫酶(Catalase，簡(jiǎn)稱CAT)是水生生物抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成成分，抗氧化防御系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是其活性可由于污染的脅迫而發(fā)生改變，因而，可間接反映環(huán)境中氧化污染的存在，可作為環(huán)境污染脅迫的指標(biāo)[1-8]。鎘(Cd)是水體重金屬污染的主要元素之一，溫度是水環(huán)境污染的四大因子之一，對(duì)這兩種因子的研究已有不少報(bào)道，如賈秀英等研究了鎘對(duì)鯽魚(yú)（Carassias Auratus）轉(zhuǎn)胺酶和抗氧化還原酶的影響[9-10]，趙元鳳等研究了鎘污染對(duì)鰱魚(yú)SOD和CAT活性的影響[11]，李希國(guó)等研究了溫度對(duì)對(duì)黃鰭鯛（Sparus latus）主要消化酶活性的影響[12]等等，這些研究主要偏重于單一的重金屬或者溫度因子對(duì)水生生物的影響，而實(shí)際環(huán)境中往往是多種污染因子共存，為此本文選取了黑鯛(Sparus macrocephalus)為材料，研究了不同濃度的Cd和溫度復(fù)合污染對(duì)黑鯛肝臟組織內(nèi)SOD、CAT活性的影響，探討以SOD、CAT活性變化作為污染生化指標(biāo)的可能性，并為抗氧化防御系統(tǒng)的毒理學(xué)研究提供基礎(chǔ)資料。

1.材料和方法

1.1 儀器與試劑

7230G可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精密科儀有限公司）；微量移液器(Finnpipette);

電熱數(shù)字顯示恒溫水浴鍋（上海浦東躍欣科學(xué)儀器廠）；TGLl6G型臺(tái)式高速離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)等。CdCl2（A.R）為上?；瘜W(xué)試劑廠生產(chǎn)。配制成濃度為1000mg/L的母液，再據(jù)需要稀釋成各濃度。CAT試劑盒購(gòu)于南京建成生物工程研究所。

1.2 材料

受試魚(yú)類：黑鯛取自象山港人工育苗廠，平均體長(zhǎng)8.23±0.14cm，平均全長(zhǎng)10.04±0.11cm，平均體重14.83±0.80g，試驗(yàn)前暫養(yǎng)48小時(shí)以上，選擇正常、健康、活力強(qiáng)，大小均勻的個(gè)體投入試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用半靜態(tài)試驗(yàn)方式，選用體積為35×50×70cm的水槽，每個(gè)水槽放海水40L，水溫由導(dǎo)電溫控裝置控制，控制精度為±0.2℃。試驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)沖氧，按照各組試驗(yàn)濃度每天更換1/3試驗(yàn)溶液。每一組投放10尾黑鯛，試驗(yàn)過(guò)程中不投餌。共分為三個(gè)試驗(yàn)方式：在空白海水中、在0.5mg/LCd2+溶液中及在5.0mg/L Cd2+溶液中設(shè)定不同溫度，梯度設(shè)定如表1所示。

各試驗(yàn)組設(shè)平行樣一個(gè)，對(duì)黑鯛進(jìn)行96h實(shí)驗(yàn)，在96h后在每組分別取4尾魚(yú)，取出肝臟分別測(cè)定其SOD和CAT的活性。

1.3.2 酶活性的測(cè)定

SOD采用黃嘌呤氧化酶法測(cè)定，其活性單位定義為：每毫克組織蛋白在1ml反應(yīng)液中SOD抑制率達(dá)50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的SOD量為—個(gè)單位。CAT采用可見(jiàn)光法測(cè)定，其活性單位定義為：每毫克組織蛋白每秒鐘分解1μmol的H2O2的量為一個(gè)活力單位。

1.4 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)用海水取自象山港海區(qū)過(guò)濾水，鹽度為23.5-25.0，pH為8.05-8.20，溶解氧在8.0mg/L以上。白天8:00,10:00,15:00和17:00的平均光照強(qiáng)度分別是680lx,1250lx,320lx和180lx。

1.5 試驗(yàn)地點(diǎn)和時(shí)間

試驗(yàn)地點(diǎn)選擇浙江省象山港海區(qū)，試驗(yàn)時(shí)間為2005年9月。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件和單邊DUNCAN法對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性顯著分析．不同處理因子與SOD和CAT活性關(guān)系利用EXEL軟件進(jìn)行分析。

2.結(jié)果

如圖1所示，空白海水組試驗(yàn)96h后，黑鯛肝臟的SOD活性變化趨勢(shì)是先上升，在26℃處達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降，直到29℃處降到最低值，而后又有小幅回升直到32℃。通過(guò)對(duì)各處理組中黑鯛SOD活性大小進(jìn)行DUNCAN方差分析，差異性結(jié)果如表2中所示，26℃處的SOD活性明顯受到誘導(dǎo)作用；0.5mg/L Cd2+溶液組試驗(yàn)96h后，黑鯛的肝臟中的SOD活性變化趨勢(shì)是先略為上升,在26℃處達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降，32℃處降到最低值。DUNCAN分析結(jié)果如表2所示，各組間差異不顯著；溫度與5.0 mg/L Cd2+處理96h后，黑鯛的肝臟中的SOD活性變化趨勢(shì)是先上升，在26℃處達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降到29℃，之后再回升。DUNCAN分析結(jié)果如表2所示，26℃處的SOD活性受到顯著誘導(dǎo)作用。

由圖2分析可知，空白海水試驗(yàn)96h后，黑鯛肝臟的CAT活性變化趨勢(shì)是先上升后下降，在29℃處達(dá)到最高值，隨后的32℃組的CAT活性迅速下降。由表2中的DUNCAN分析結(jié)果可知，29℃處CAT活性受到顯著誘導(dǎo)；0.5mg/LCd2+溶液中試驗(yàn)96h后，黑鯛的肝臟中的CAT活性變化趨勢(shì)是先上升,在26℃處達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降，32℃處降到最低值。DUNCAN分析結(jié)果如表2所示，26℃處CAT活性明顯受到誘導(dǎo)；5.0mg/L Cd2+溶液試驗(yàn)96h后，黑鯛的肝臟中的CAT活性變化趨勢(shì)也是先上升，在26℃處達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降直到32℃處降到最低。DUNCAN分析結(jié)果如表2所示，26℃處CAT的活性明顯受到誘導(dǎo)作用。

3.討論

3.1 抗氧化防御系統(tǒng)與Cd2+毒性機(jī)理

抗氧化防御系統(tǒng)是需氧生物體內(nèi)重要的活性氧清除系統(tǒng)，主要包括酶性清除劑抗氧化酶，如SOD、CAT、GPx等，以及小分子抗氧化劑，如GSH、維生素c、維生素E等。在正常生理?xiàng)l件下，動(dòng)物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的活性氧可被抗氧化防御系統(tǒng)有效清除。但當(dāng)機(jī)體暴露于可產(chǎn)生氧化還原污染的污染物時(shí)，若活性氧的產(chǎn)生速度超出了機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)的清除能力，就會(huì)對(duì)機(jī)體造成氧化脅迫，從而引發(fā)一系列毒性效應(yīng)，如脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA損傷、酶失活、甚至細(xì)胞死亡或癌變。早有研究報(bào)道，生物體內(nèi)抗氧化成分會(huì)因污染脅迫的存在而改變[3]。

大量實(shí)驗(yàn)研究表明，動(dòng)物的重金屬中毒效應(yīng)主要體現(xiàn)在自由基介導(dǎo)的氧化損傷。一方面，鎘通過(guò)多種途徑在體內(nèi)誘發(fā)產(chǎn)生大量的自由基代謝物、活性氧。另一方面，鎘也可以作用于細(xì)胞的抗氧化酶系統(tǒng)，降低細(xì)胞對(duì)氧自由基的清除能力。通過(guò)兩方面的作用使體內(nèi)產(chǎn)生大量氧自由基。而自由基及其反應(yīng)產(chǎn)物往往可以通過(guò)奪氫、氧化巰基、破壞碳鏈等反應(yīng)而使包括DNA在內(nèi)的各種生物大分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致各種病變，也可使不飽和脂肪酸過(guò)氧化，分解成丙二醛等物質(zhì)，使生物大分子之間發(fā)生交聯(lián)，聚合成異常的大分子，進(jìn)而造成膜損傷，或降低膜的流動(dòng)性，從而影響膜上或膜周圍的對(duì)細(xì)胞增殖或凋亡有重要調(diào)節(jié)作用的酶。細(xì)胞內(nèi)的CAT主要存在于過(guò)氧化物體內(nèi)，在外源因子脅迫下細(xì)胞膜受到損傷，膜透性增加，從而導(dǎo)致CAT活性下降，與此同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)H202的水平保持穩(wěn)定或增加。當(dāng)外源因子脅迫程度較輕時(shí)，反而會(huì)使CAT活性增高，這可能是動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞防止活性氧傷害的一種保護(hù)反應(yīng)。CAT是一種含F(xiàn)e的金屬酶，主要作用是催化H202分解成H20與O2- [3]。

3.2結(jié)果討論

如圖1中所示，各組黑鯛SOD活性變化規(guī)律性一般，但總體上看三條曲線，可以看出升溫和Cd2+污染對(duì)黑鯛SOD活性變化有協(xié)同作用，復(fù)合處理后其活性水平明顯比單一升溫處理組要高，說(shuō)明升溫和Cd2+污染彼此加強(qiáng)了對(duì)黑鯛的SOD活性影響，毒理興奮效應(yīng)有所增強(qiáng)。

由圖2可知，各組黑鯛CAT活性變化規(guī)律性比較強(qiáng)，三條曲線中黑鯛CAT活性都是隨溫度的升高先上升后下降的趨勢(shì)，表明黑鯛在受到外界升溫刺激后，體內(nèi)活性氧自由基增多，從而誘導(dǎo)CAT等酶的水平升高，來(lái)消除自由基；在溫度繼續(xù)升高時(shí)，超過(guò)了黑鯛機(jī)體的自我調(diào)節(jié)能力，從而破壞了抗氧化還原系統(tǒng)，抑制了CAT的活性，導(dǎo)致其活性值下降。對(duì)比三條曲線可得各處理組CAT平均值大小為：0.5mg/L Cd2組>5.0 mg/L Cd2組>空白海水組，這是由于Cd2+污染與升溫處理相互協(xié)同作用，使其毒性增強(qiáng)誘導(dǎo)CAT水平升高所致；而0.5mg/L Cd2處理組>5.0mg/L Cd2處理組，又說(shuō)明相同條件下，低濃度復(fù)合處理比高濃度復(fù)合處理對(duì)CAT的誘導(dǎo)程度更大。

由圖1和2分析討論的結(jié)果可得：升溫與Cd2+污染復(fù)合處理對(duì)黑鯛肝臟SOD和CAT活性的毒性刺激，相比單一升溫處理有所增強(qiáng)；SOD與CAT靈敏的反應(yīng)出環(huán)境的變化情況，可用其作為氧化脅迫的生物生理指標(biāo)，用來(lái)檢測(cè)評(píng)估環(huán)境污染的狀況。

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基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部海洋與河口漁業(yè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助（開(kāi)－1－04－05）。

作者簡(jiǎn)介：謝漢陽(yáng)，男，浙江象山人，在職研究生，主要從事漁業(yè)水域環(huán)境評(píng)價(jià)與保護(hù)研究。