鎘對(duì)刺參組織過(guò)氧化氫酶活性影響

趙紅霞，趙元鳳，徐海生，呂景才

（1.吉林省九臺(tái)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，吉林 九臺(tái) 130500；2.大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023；3.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

鎘對(duì)刺參組織過(guò)氧化氫酶活性影響

趙紅霞1，趙元鳳2*，徐海生3，呂景才2

（1.吉林省九臺(tái)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，吉林 九臺(tái) 130500；2.大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023；3.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

研究了鎘離子在刺參組織蓄積及在排放過(guò)程中投喂普通飼料和在普通飼料中加入多糖對(duì)組織CAT酶活性的影響，結(jié)果表明：（1）CAT的活性顯示出高度的組織特異性，按CAT活性大小順序?yàn)椋簝?nèi)臟團(tuán)＞縱?。倔w壁.（2）刺參組織酶活性隨重鎘離子染毒時(shí)間的增加先升高后降低，在排放階段，染毒刺參投喂飼料后其組織酶活性隨時(shí)間增加而逐漸恢復(fù)接近正常水平.表明CAT酶對(duì)刺參各組織早期污染具有一定的指示作用.（3）染毒后的刺參在清潔海水中排放期間，飼料中加入海藻多糖可明顯促進(jìn)刺參各組織重金屬的排放，使得刺參各組織CAT酶活性較投喂普通飼料組明顯提高.

刺參；CAT酶；鎘；蓄積；排放；多糖

隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，近岸海域不同程度受到重金屬的污染［1-2］.重金屬離子通過(guò)破壞細(xì)胞膜或抑制細(xì)胞分裂導(dǎo)致水生生物生長(zhǎng)、繁殖異常、畸變、甚至死亡，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅.過(guò)氧化氫酶是廣泛存在于生物體內(nèi)的抗氧化防御性功能酶［3-4］.抗氧化防御系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是其活性成分可由于污染的脅迫而發(fā)生改變［3］.過(guò)氧化氫酶活性的改變，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)［5-6］.本文研究了在刺參積累和排放Cd2＋過(guò)程中組織過(guò)氧化氫（CAT）酶活性變化，以期為海洋污染的綜合治理和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 試劑與儀器

氯化鎘為分析純，質(zhì)量濃度0.86%的生理鹽水，Mi LLi-Q高純水設(shè)備，微量進(jìn)樣器，勻漿器，離心機(jī)，離心管，恒溫水浴鍋，分光光度計(jì)，渦動(dòng)漩渦混勻器等.

1.1.2 實(shí)驗(yàn)用刺參

實(shí)驗(yàn)用的海參購(gòu)自大連黑石礁，體長(zhǎng)8～10 cm，在天然海水中暫養(yǎng)5 d，使其盡量排盡體內(nèi)糞便.

1.2 研究方法

1.2.1 毒性實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)置不同鎘離子的4個(gè)濃度梯度，分別為0.25、0.5、0.75、1.0 mg／L，每個(gè)塑料箱中隨機(jī)放入10頭刺參，試驗(yàn)期間不投餌，連續(xù)充氣，水溫為（15±2）℃.每12 h換同濃度藥液1次，連續(xù)觀察6 d.

1.2.2 鎘離子蓄積實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)在10個(gè)48 L聚乙烯塑料水族箱中進(jìn)行，分別加入40 L砂濾天然海水，其中1箱作為對(duì)照不加鎘離子，另外9個(gè)箱分別加入鎘離子染毒液，濃度設(shè)置為0.5 mg／L.鎘離子處理設(shè)置三個(gè)平行，水體24 h連續(xù)充氣，每箱放入刺參約35頭.每1 d換同種濃度的實(shí)驗(yàn)海水1次，分別在第0，3，6，9，12，15，18天進(jìn)行隨機(jī)取樣，實(shí)驗(yàn)持續(xù)18 d.

1.2.3 鎘離子排放實(shí)驗(yàn)

染毒18 d后將刺參分為兩組均移入清潔海水中，分別在投喂普通餌料和投喂添加海藻多糖的普通餌料條件下，進(jìn)行排放實(shí)驗(yàn).在第0，3，6，10，15，20，24天進(jìn)行隨機(jī)取樣，實(shí)驗(yàn)持續(xù)24 d.

1.2.4 酶活性測(cè)定

取組織塊0.5 g在冰冷的生理鹽水中漂洗，除去雜質(zhì)，濾紙拭干.放入5～10 m L的小燒杯內(nèi).用量筒量取預(yù)冷的0.86%生理鹽水.充分研碎，使組織勻漿化，在冰浴中進(jìn)行勻漿.將勻漿以3 500 r／min離心10 min，取適量上清液進(jìn)行測(cè)定.

測(cè)定步驟按購(gòu)買自南京建成生物研究所的考馬斯亮藍(lán)，過(guò)氧化氫酶CAT試劑盒的說(shuō)明進(jìn)行操作，而后用分光光度計(jì)在相應(yīng)波長(zhǎng)測(cè)定吸光值.

CAT（過(guò)氧化氫酶）定義為：每毫克組織蛋白酶分解1μmol的H2O2的量為一個(gè)活性單位（u）.

2 結(jié)果分析

2.1 鎘離子蓄積過(guò)程中CAT活性變化

蓄積過(guò)程中CAT活性變化見(jiàn)圖1.從圖1可以看出，在受鎘離子脅迫的前6天刺參的體壁、縱肌、內(nèi)臟團(tuán)的CAT活力都有著不同程度的增長(zhǎng)，也就是前期誘導(dǎo)的過(guò)程.其中，內(nèi)臟團(tuán)的CAT活力上升趨勢(shì)最明顯，表現(xiàn)出受鎘離子強(qiáng)烈的刺激作用.體壁和縱肌的酶活力雖然出現(xiàn)了波動(dòng)，但仍然可以很清晰地看出酶活力與對(duì)照組相比較的上升趨勢(shì).但是在受鎘離子脅迫的第9天到第18天3種組織的酶活性分別呈現(xiàn)出大幅度的下降，說(shuō)明此時(shí)刺參的中毒狀態(tài)最為明顯，其CAT活性受到了強(qiáng)烈的抑制，并且第15天和18天各組織的酶活力已經(jīng)完全低于對(duì)照組.在受鎘離子脅迫刺參各組織CAT活性由大到小次序?yàn)椋簝?nèi)臟團(tuán)＞縱?。倔w壁.

在Cd2＋的脅迫作用下內(nèi)臟團(tuán)酶活性在第6天就達(dá)到最高點(diǎn)，然后一直下降：縱肌的誘導(dǎo)時(shí)間也相對(duì)較短在第6天的酶活力也達(dá)到最大值，然后快速下降：體壁在第9天酶活力呈最大值，其酶活性的變化相對(duì)內(nèi)臟團(tuán)和縱肌是最平緩的.

圖1 重金屬Cd染毒條件下刺參各組織CAT酶活性的變化Fig.1 Effects of the chemicals Cadmium on CAT activities in muscles of Apostichopus japonicus Liao

圖2 投喂普通飼料刺參Cd排出過(guò)程各組織CAT酶活性的影響Fig.2 Effects of the chemicals Cadmium on CAT activities in muscles of Apostichopus japonicus Liao on the ordinary feed with the elapse of depuration

2.2 投喂普通飼料對(duì)刺參各組織CAT活性影響

不加多糖的飼料對(duì)染毒刺參的排放影響曲線圖（圖2）表明，排放前3天由于長(zhǎng)時(shí)間蓄積作用，中毒較深起初的排放過(guò)程酶活性的恢復(fù)表現(xiàn)不明顯.從第3天到第16天酶活性呈快速上升趨勢(shì)，在第16天到24天的期間酶活力變化趨于穩(wěn)定.從每組的三條曲線來(lái)看，內(nèi)臟團(tuán)的酶活性變化曲線基本上呈正比關(guān)系，而體壁和縱肌的酶活性變化曲線，波動(dòng)較大，增大幅度較小最后趨于平緩.因此，投喂飼料排毒試驗(yàn)刺參的3種組織排放效果由大到?。簝?nèi)臟團(tuán)＞縱?。倔w壁.在排放期間有個(gè)別刺參吐腸現(xiàn)象，可能是鎘離子的影響下，少數(shù)體質(zhì)較弱的刺參產(chǎn)生的生理反應(yīng).從圖2可以看出，在受Cd2＋脅迫下的刺參排放過(guò)程中從第16天到第24天體壁酶活力趨于穩(wěn)定，其最大值為18.76，縱肌在第21天到第24天酶活力趨于平穩(wěn)，其最大值為20.57，內(nèi)臟團(tuán)在第16天酶活力仍處于上升狀態(tài)，此時(shí)酶活力為17.87.

2.3 投喂加多糖飼料對(duì)刺參各組織CAT活性影響

投喂加多糖的飼料對(duì)刺參鎘離子排出過(guò)程中組織的CAT活性的影響見(jiàn)圖3；從圖中可以看出，在飼料中添加多糖有效的螯合了積累在海參體內(nèi)的鎘離子，加快了鎘離子的排放，因此圖中各曲線的波動(dòng)情況都較大.排放第3天刺參各組織的酶活性都有一定的提高：第3天到第6天3種組織的酶活性都是快速增長(zhǎng)的階段，但結(jié)合以上3個(gè)圖可以很清楚地看出第6天開(kāi)始內(nèi)臟團(tuán)的酶活性高于同一天測(cè)定的縱肌和體壁的酶活性，內(nèi)臟團(tuán)的增長(zhǎng)幅度最大而縱肌和體壁的酶活性相對(duì)破動(dòng)較大，但縱肌的酶活力上升幅度較大于體壁：從第16天起縱肌和體壁的酶活性的變化趨于平緩.因此，在中毒刺參的飼料中加入多糖排除表現(xiàn)的明顯程度由大到小的組織：內(nèi)臟團(tuán)＞縱?。倔w壁.

圖3中Cd2＋致毒的刺參，體壁的酶活性變化曲線上升幅度很大，在第11天到第16天大幅上升，酶活性達(dá)到最大19.31，縱肌的酶活性在第11天基本穩(wěn)定，最大值為23.02，內(nèi)臟團(tuán)在第16天由于吐腸現(xiàn)象的發(fā)生沒(méi)有測(cè)到指標(biāo)，但是在第11天時(shí)與另外兩組內(nèi)臟團(tuán)的酶活力相比最高.正常刺參各組織的酶活性總體的變化趨勢(shì)是升高—下降—升高（圖4）.由于前12 d是在在鎘離子蓄積階段，不投喂餌料，刺參受饑餓脅迫刺激酶活性升高，從第12天到第18天蓄積后期，酶活性降低：從第18天到第24天，排放前6天酶活性回升到初始值，從第24天到第36天，排放后期投喂飼料酶活性迅速上升.刺參的3種組織變化曲線基本一致，內(nèi)臟團(tuán)的酶活性變化幅度最大，波動(dòng)最明顯，而縱肌次之，體壁的酶活性相對(duì)上升幅隊(duì)較平緩.因此，正常刺參的酶活性變化敏感度由大到?。簝?nèi)臟團(tuán)＞縱?。倔w壁.

圖3 加多糖飼料對(duì)刺參Cd排出過(guò)程中各組織CAT活性的影響Fig.3 Effects of the chemicals Cadmium on CAT activities in muscles of Apostichopus japonicus Liao on the saccharide supplement in the diet with the elapse of depuration

圖4 對(duì)照組刺參各組織的酶活性變化Fig.4 Effects of CAT activities in muscles of Apostichopus japonicus Liao In the controls

3 討論

本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定中毒刺參在投喂不加糖飼料和加糖的飼料后的CAT活性來(lái)反映刺參的毒物排放情況，在飼料中添加多糖有利于刺參毒物的排放.因?yàn)槎嗵强梢杂行У仳显诖虆⒔M織中的鎘離子，從而加快了排放速度.同時(shí)對(duì)于刺參的3種不同組織的相對(duì)排放速度也進(jìn)行了研究，由于內(nèi)臟團(tuán)中的胃腸是刺參消化、吸收營(yíng)養(yǎng)的器官，在投喂飼料后，主要是經(jīng)過(guò)先經(jīng)過(guò)胃腸然后通過(guò)代謝排出體外，內(nèi)臟團(tuán)中的鎘離子隨著代謝產(chǎn)物一起排出，內(nèi)臟團(tuán)中的含量也會(huì)越來(lái)越少，因此酶活性上升趨勢(shì)明顯；縱肌由于主要參與生物體的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)對(duì)中毒刺參投喂飼料后，其營(yíng)養(yǎng)逐漸增加，身體條件也在逐漸改善，刺參自身的活動(dòng)增加，因此排放期間經(jīng)過(guò)6-10 d的前期身體恢復(fù)階段后，縱肌的酶活性有了稍顯著的提高，經(jīng)過(guò)10 d左右后，酶活性的變化趨于穩(wěn)定，也就是說(shuō)中毒后的刺參縱肌的調(diào)節(jié)能力有限，經(jīng)測(cè)定投喂不加多糖飼料的刺參縱肌的CAT酶活力恢復(fù)的最大值為17-28，而投喂添加多糖的飼料的中毒刺參的縱肌CAT酶活性恢復(fù)的最大值在21-23之間；經(jīng)測(cè)定投喂不加多糖飼料的刺參縱肌的CAT酶活力恢復(fù)的最大值為18-19.5，而投喂添加多糖的飼料的中毒刺參的縱肌CAT活性恢復(fù)的最大值為19-20.

隨著排放的進(jìn)行酶活性在逐漸的升高，再排放后期刺參各組織的酶活性達(dá)到基本穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)的CAT活性和對(duì)照組刺參的CAT活性相當(dāng).此結(jié)果說(shuō)明在刺參中毒的情況下通過(guò)測(cè)定刺參相應(yīng)組織中的CAT活性可以很好地反映出該刺參的解毒情況.

4 結(jié)論

本文研究了鎘離子對(duì)刺參的3種組織，體壁、縱肌、內(nèi)臟團(tuán)CAT活性的影響，從而可以通過(guò)測(cè)定刺參相應(yīng)組織的CAT酶活性來(lái)判斷該刺參的鎘離子中毒情況.結(jié)果表明內(nèi)臟團(tuán)的中毒情況反映快速清晰準(zhǔn)確，在無(wú)特殊情況發(fā)生時(shí)可以通過(guò)測(cè)定內(nèi)臟團(tuán)的CAT活性直接反映刺參的中毒情況.

本實(shí)驗(yàn)研究了選擇投喂加多糖的飼料后可以有效地使中毒刺參解毒.內(nèi)臟團(tuán)的吸收排放功能較強(qiáng)，可通過(guò)測(cè)定中毒刺參內(nèi)臟團(tuán)的CAT活性來(lái)判斷該刺參的解毒情況.

［1］ 吳瑜瑞.河口，港灣和近岸海域重金屬的污染程度與背景值［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，1983，2：60-67.

［2］ 徐立紅.分子生態(tài)毒理學(xué)研究進(jìn)展及其在水環(huán)境保護(hù)中的意義［J］.水生生物學(xué)報(bào)，1995，19：171-185.

［3］ MeCord J M Superoxide Dismutase，an Enzyme Function for Erythrocuprein［J］.JBiolChem，1969，224：6049-6055.

［4］ Di Giulio R T.Biochemical Repossess in Aquatic Animals；Areview of Determinants of Oxidative Stress［J］.EnvironToxicolChem，1989，8：1103-1123.

［5］ 白潔.久效磷對(duì)中國(guó)對(duì)蝦體內(nèi)的SOD活力影響的初步研究［J］.海洋通報(bào)，1998，17（4）：41-45.

［6］ Doytte A.Antioxidant Enzymes，Glutathione and Lip id Peroxidation as Relevant Biomarkers of Experimented of Field Exposure in the Gills and the Digestive Gland of the Fresh Water Bivalive Uuio Tum Idus［J］.AquaticToxicology，1997，39（2）：93-110.

Effect of Cadmium on the Activity of Superoxide Dismutase in Tissues ofApostichopusjaponicusLiao

ZHAO Hong-xia1，ZHAO Yuan-feng2，XU Hai-sheng3，LüJing-cai2
（1.JiutaiQualitySupervisorandTestingCenter，Jiutai130500，China；2.CollegeofMarineScience＆TechnologyandEnvironmental，DalianOceanUniversity，Dalian116023，China；3.SchoolofEnvironmentandEnergy，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China）

Cd ions stored up in theApostichopusjaponicusLiaoorganization and in discharges in the process to throw feeds the ordinary feed and joins the polysaccharide in the ordinary feed to organize the CAT enzyme activity influence were studied.The results indicated that，（1）the CAT activeness demonstrates the high organization specificity，according to the CAT active size order is：the viscera＞longitudinal muscle bands＞ body wall.（2）theA.japonicusLiaoorganization enzyme activity first elevates afterA.japonicusLiaoCadmium ion contamination time increase reduces，In discharges the stage，after the contaminationA.japonicusLiaothrows feeds the feed its organization enzyme activity between to increase as necessary but gradually restores approaches the normal level Indicated the CAT enzyme has the certain instruction function to theA.japonicusLiaoeach organization early time pollution.（3）After the contaminationA.japonicusLiaodischarges the period in the clean sea water，In the feed joins the seaweed polysaccharide to be possible obviously to promote theA.japonicusLiaorespectively to organize the heavy metal discharging，causes theA.japonicusLiaorespectively to organize the CAT enzyme activity comparatively to throw feeds the ordinary feed group distinct enhancement.

ApostichopusjaponicusLiao；CAT enzyme；cadmium；stores up；discharges；polysaccharide

X503.225

A

0253-2395（2011）S2-0112-04

2011-09-30

大連市科委項(xiàng)目（2007B10NC268）

趙紅霞（1969-），女，吉林九臺(tái)人，工程師，從事儀器分析與檢測(cè)方法研究.*通訊作者：趙元鳳，女，教授，從事海洋環(huán)境方面研究.E-mail：zhaoyuanfeng＠dlou.edu.cn資助