Mo6＋對草魚幼魚的急性毒性及部分組織結(jié)構(gòu)的影響

任洪濤，林霖

（河南科技大學(xué)動物科技學(xué)院，河南洛陽471003）

Mo6＋對草魚幼魚的急性毒性及部分組織結(jié)構(gòu)的影響

任洪濤，林霖

（河南科技大學(xué)動物科技學(xué)院，河南洛陽471003）

為了解Mo6＋的毒性積累和毒性機制，以及草魚（Ctenopharyngodon idellus）的健康飼養(yǎng)提供參考，采用靜水測試法研究了養(yǎng)殖水體中不同質(zhì)量濃度Mo6＋（0mg／L，15．33mg／L，30．67mg／L，61．33mg／L，122．66mg／L，245．32mg／L）對草魚幼魚鰓、肝胰臟及心臟組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：Mo6＋對草魚24h、48h和96h的半數(shù)致死濃度（LC50）分別為1．553 6mg／L、1．000 7mg／L和0．000 1mg／L，由公式（48hLC50×0．3）／（24hLC50／48hLC50）2和96hLC50×0．1計算的安全質(zhì)量濃度分別為0．543mg／L 和0．001mg／L。中毒后草魚鰓的鰓小片卷曲、變短，呼吸上皮細(xì)胞水腫變性并部分脫落，細(xì)胞開始出現(xiàn)破裂，細(xì)胞液溢出，細(xì)胞核出現(xiàn)輕微的聚集狀況；肝臟的肝細(xì)胞出現(xiàn)嚴(yán)重水樣變性，并且血竇擴張，伴隨細(xì)胞溶解、渾濁變性和輪廓模糊，形成局部的點狀病灶；心臟的肌纖維細(xì)胞體積增大，單位視野內(nèi)細(xì)胞數(shù)變少，細(xì)胞核形態(tài)異常，以及局部的細(xì)胞空泡變性，但出現(xiàn)少量細(xì)胞核偏移和密集并且細(xì)胞輪廓模糊，肌纖維有輕微斷裂現(xiàn)象。

Mo6＋；草魚；魚鰓；肝胰臟；心臟；損傷

魚類作為人類重要的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源之一被廣泛食用，但近年來隨工業(yè)快速發(fā)展，大量工業(yè)廢水以及魚類飼料中所含有的過量重金屬離子流入水域中，使魚的生存水環(huán)境受到嚴(yán)重污染，同時也影響了魚類的品質(zhì)。重金屬在食物鏈中具有富集作用，會隨生物等級的升高而富集，被人食用后會在各個組織器官進行累積，從而引發(fā)機體慢性中毒，危害健康，甚至危及生命［1］。鉬（molybdenum，Mo）是動物和人體的必需微量元素，自然界中鉬主要以可溶性鉬酸鹽（MoO42－）形式存在，Mo6＋是黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶、亞硫酸氧化酶等組成部分和活性中心，鉬的生物學(xué)功能主要通過這些酶體現(xiàn)，能提高動物的生產(chǎn)性能，促進動物生長，對動物的免疫、代謝和發(fā)育等起著重要作用［1］，但鉬過量會引起動物中毒［2－3］。

我國的鉬礦探明儲量世界第一，其中洛陽地區(qū)擁有鉬金屬儲量206萬t，占世界總儲量的9%，與加拿大的鉬儲量相當(dāng)，占我國總儲量的26%，為世界第一大鉬儲量。洛陽地區(qū)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境受到鉬的影響比其他地區(qū)嚴(yán)重，因此，有必要深入研究鉬對淡水魚類的影響。草魚作為我國淡水養(yǎng)殖四大家魚之一，也是主要的池塘養(yǎng)殖品種，養(yǎng)殖范圍與面積非常廣；總產(chǎn)量居于所養(yǎng)水產(chǎn)品種的前列。目前，有關(guān)草魚的研究主要集中在營養(yǎng)價值、轉(zhuǎn)基因抗病、人工繁殖、疾病防治等方面，而對于養(yǎng)殖水環(huán)境中重金屬鉬污染對草魚毒性效應(yīng)方面的研究較少。為此，筆者于2014年12月研究了養(yǎng)殖水體中不同濃度Mo6＋對草魚魚鰓、肝胰臟和心臟組織的影響，為了解Mo6＋的毒性積累和毒性機制，以及草魚的健康飼養(yǎng)提供參考。

1材料與方法

1．1材料

試驗草魚采自洛陽市郊的魚苗場，健壯，體長（10．0±1．0）cm，體重（10．0±3．0）g，從魚苗場運回后在水族箱（40cm×25cm×25cm）中馴養(yǎng)1周再進行試驗。鉬酸鈉（Na2MoO4·2H2O），分析純，上?；瘜W(xué)試劑總廠生產(chǎn)，試驗前用鉬酸鈉配制成不同濃度的溶液（每個水族箱15L），將配制好的毒液于空氣中暴露48h后進行試驗。試驗用水為自來水，水溫17～18℃，pH 7．9，溶解空氣13．627 2cm3／L，溶解氧4．608 9cm3／L，水硬度33．14meq／L。

1．2預(yù)試驗

用鉬酸鈉以10倍之差配制5個濃度，每一濃度用5條魚苗浸染48h，分別找出Mo6＋的100%致死濃度與最小致死濃度。同時記錄不同濃度組草魚的反應(yīng)。

1．3急性毒性試驗

將草魚隨機分為6組，Ⅰ～Ⅵ組Mo6＋濃度分別為0mg／L（對照組）、15．33mg／L、30．67mg／L、61．33mg／L、122．66mg／L和245．32mg／L，每組3次重復(fù)，每重復(fù)10條魚，放在水族箱內(nèi)試驗6d。試驗過程中觀察桶內(nèi)魚苗的生活狀況，并記錄24h、48 h、96h和144h各組魚的死亡數(shù)（死亡標(biāo)準(zhǔn)為魚腹部向上，鰓蓋停止運動）。

1．4樣品采集

及時撈出各濃度組死亡的草魚，取出肝胰臟、魚鰓及心臟組織，經(jīng)生理鹽水漂洗后，用Bouin氏液固定，用各級乙醇逐級脫水、包埋、定位、切片、H．E染色，顯微觀察并拍照。

1．5統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行整理。根據(jù)各組魚的死亡數(shù)計算平均死亡率，用直線內(nèi)插法求出半數(shù)致死質(zhì)量濃度（LC50），安全濃度（SC）。

2結(jié)果與分析

2．1中毒癥狀

草魚在Mo6＋高濃度組水體中躁動不安，快速游動，用頭部撞擊水族箱壁。隨染毒時間的延長，低濃度組出現(xiàn)適應(yīng)癥狀，即游泳趨于平靜，大部分魚活動自由，未出現(xiàn)明顯的中毒癥狀。高濃度組在染毒時間延長后部分魚苗出現(xiàn)平衡能力下降，在水中側(cè)翻打轉(zhuǎn)、急速游動、上下直竄，與水面成45°角，頭露出水面游動，偶爾躍出水面，最后魚體上浮直至死亡。魚死亡時胸鰭展開及鰓蓋張開呈呼吸困難狀態(tài)。中毒魚體表黏液增多，鰓絲腫脹，肝腫大、色澤變暗，膽囊腫大、膽汁充盈，腎臟充血色澤變暗。

2．2急性毒性

從表1可知，Mo6＋濃度與草魚平均死亡率間呈明顯的時間效應(yīng)和劑量效應(yīng)關(guān)系，在相同時間內(nèi)，草魚死亡率隨Mo6＋濃度升高而增加；在相同濃度下，草魚死亡率隨染毒時間延長而增加。草魚24h的LC50為1．553 6mg／L，48h為1．000 7mg／L，96h 為0．000 1mg／L（表2）；SCⅠ為0．543mg／L，SCⅡ為0．001mg／L。

表1 草魚在不同質(zhì)量濃度Mo6＋和暴露時間下的死亡率Table 1 The mortality of juvenile C．idellus under different Mo6＋concentration and exposure time%

表2 Mo6＋對草魚的急性毒性試驗線性回歸方程及半數(shù)致死質(zhì)量濃度Table 2 Linear regression equations for Mo6＋acute toxicity of juvenile C．idellus and LC50concentration

2．3組織結(jié)構(gòu)變化

2．3．1腮組織 對照組鰓絲和鰓小片泌氯細(xì)胞較少，呼吸上皮細(xì)胞與柱狀細(xì)胞排列整齊規(guī)則（圖1－1）；在Mo6＋122．66mg／L作用24h后鰓絲毛細(xì)血管擴張，柱狀細(xì)胞空泡變形，上皮組織增生，部分泌氯細(xì)胞腫大空泡化，泌氯細(xì)胞增生，呼吸上皮細(xì)胞水腫變性，并且出現(xiàn)部分脫落，鰓小片基部毛細(xì)血管破裂，紅細(xì)胞溢出，柱狀細(xì)胞排列不規(guī)則，鰓小片卷曲（圖1－2）；浸染96h后，鰓小片卷曲、變短，呼吸上皮細(xì)胞水腫變性，上皮細(xì)胞部分脫落，細(xì)胞開始出現(xiàn)破裂，細(xì)胞液溢出，細(xì)胞核出現(xiàn)輕微聚集（圖1－3、4，表3）。

表3 Mo6＋122．66mg／L不同浸染時間下草魚鰓組織的結(jié)構(gòu)特征Table 3 Structural feature of juvenile C．idellus gill under different exposure time to 122．66mg／L Mo6＋concentration

圖1 Mo6＋122．66mg／L浸染下草魚鰓的顯微結(jié)構(gòu)（×40）Fig．1 Microstructure of juvenile C．idellus gill under 122．66mg／L Mo6＋concentration and exposure time（×40）

2．3．2肝胰臟組織 對照組肝細(xì)胞輪廓清晰，肝細(xì)胞排列整齊，肝血竇大小正常，未出現(xiàn)肝細(xì)胞核溶解和壞死（圖2－1）。在Mo6＋122．66mg／L浸染24h后肝細(xì)胞腫脹，細(xì)胞核腫大、偏移和溶解，并出現(xiàn)肝細(xì)胞空泡化但未壞死（圖2－2）；浸染96h后肝細(xì)胞出現(xiàn)嚴(yán)重水樣變性，并且血竇擴張，伴隨細(xì)胞溶解、渾濁變性和輪廓模糊，形成局部的點狀病灶（圖2－3）；浸染144h后出現(xiàn)嚴(yán)重的肝細(xì)胞腫大、細(xì)胞空泡化和細(xì)胞輪廓模糊，細(xì)胞溶解較96h時變化不大，但出現(xiàn)大量的點狀病灶（圖2－4，表4）。

圖2 Mo6＋122．66mg／L浸染下草魚肝胰臟的顯微結(jié)構(gòu)（×40）Fig．2 Microstructure of juvenile C．idellus hepatopancreas under 122．66mg／L Mo6＋concentration and exposure time（×40）

2．3．3心臟組織 對照組心臟肌原纖維細(xì)胞核明顯，肌原纖維縱橫切面明顯，在肌原纖維交界處可見閏盤（圖3－1）。在Mo6＋122．66mg／L浸染24h后毛細(xì)血管增多，肌原纖維細(xì)胞核出現(xiàn)偏移但不明顯（圖3－2）；浸染96h后肌纖維細(xì)胞核出現(xiàn)不同程度的偏移但數(shù)量不多，顯微結(jié)構(gòu)顯示肌纖維有裂開痕跡，肌纖維細(xì)胞核有不同程度縮?。▓D3－3）；浸染144h后肌纖維細(xì)胞體積增大，單位視野內(nèi)細(xì)胞數(shù)變少，細(xì)胞核形態(tài)異常，以及局部的細(xì)胞空泡變性，出現(xiàn)少量細(xì)胞核偏移和密集并且細(xì)胞輪廓模糊，肌纖維有輕微斷裂現(xiàn)象（圖3－4，表5）。

表4 Mo6＋122．66mg／L不同浸染時間下草魚肝胰臟組織的結(jié)構(gòu)特征Table 4 Structural feature of juvenile C．idellus hepatopancreas under different exposure time to 122．66mg／L Mo6＋concentration

圖3 Mo6＋122．66mg／L浸染下草魚的心臟顯微結(jié)構(gòu)（×40）Fig．3 Microstructure of juvenile C．idellus heart under 122．66mg／L Mo6＋concentration and exposure time（×40）

表5 Mo6＋122．66mg／L不同時間浸染下草魚心臟組織的結(jié)構(gòu)特征Table 5 Structural feature of juvenile C．idellus heart under different exposure time to 122．66mg／L Mo6＋concentration

3結(jié)論與討論

3．1Mo6＋對草魚的急性毒性

鉬是動物必需的微量元素，是構(gòu)成黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶、亞硫酸氧化酶等重要的組成部分和活性中心有關(guān)，其中黃嘌呤氧化酶對機體組織器官特別是肝臟有重要的保護作用，醛氧化酶的主要作用是維持動物機體正常生理代謝和生殖機能的正常運行，參與多種生理調(diào)節(jié)，將體內(nèi)形成的有毒醛氧化為無毒酸，緩解醛類對機體的毒害作用，同時參與細(xì)胞內(nèi)電子傳遞，在與代謝和繁殖相關(guān)的生理活動中起重要作用；另外鉬對動物機體內(nèi)的肝微粒體苯胺羥化酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶、血清銅藍(lán)蛋白、SOD以及黃嘌呤氧化酶等這些含銅酶和含鉬酶的活性都產(chǎn)生影響［4－7］。若機體攝入過多鉬，會造成多種組織器官損傷［2－3］。試驗結(jié)果表明，草魚在放入含鉬溶液后出現(xiàn)不安癥狀，游動加快，上下竄動，常浮出水面等。與其他重金屬離子對魚類的毒理試驗癥狀一致［8－15］。Mo6＋濃度與草魚的平均死亡率間呈明顯的時間效應(yīng)和劑量效應(yīng)關(guān)系，24h、48h和96h的LC50分別為1．553 6mg／L、1．000 7mg／L和0．000 1mg／L，SCⅠ為0．543mg／L，SCⅡ為0．001mg／L。

3．2Mo6＋對草魚組織器官的損傷

鰓是魚類呼吸、滲透調(diào)節(jié)、過濾食物以及氨氮排泄的主要器官，鰓結(jié)構(gòu)的損傷往往會影響鰓的呼吸作用、離子平衡、酸堿平衡、食物攝取及含氮廢物的排泄等正常生理活動［16］。因此，鰓的形態(tài)學(xué)研究被認(rèn)為是環(huán)境監(jiān)測的一個有效指示器。鰓有很大的表面積，是連接魚體與外部環(huán)境的主要通道，所以鰓是一些外源性化學(xué)物質(zhì)的第一靶器官［17］。有研究認(rèn)為，鰓小片上皮細(xì)胞的增生以及基部上皮組織的變厚屬于典型的防御機制和適應(yīng)性機制。鰓上皮增生變厚增加了外界環(huán)境和血液之間的距離，相當(dāng)于阻礙外界污染物進入魚體內(nèi)的屏障［22－23］。試驗結(jié)果表明，草魚在高濃度Mo6＋的作用下，其鰓絲毛細(xì)血管擴張，上皮組織增生，泌氯細(xì)胞增生，呼吸上皮細(xì)胞水腫變性，鰓小片卷曲、融合、變短，呼吸上皮細(xì)胞大面積脫落。與草魚［17］、團頭魴［18］、麥瑞加拉鯪魚［19］、孔雀魚［20］以及食蚊魚［21］在外源污染物作用下其鰓上皮細(xì)胞增生、鰓小片的萎縮相一致。

肝臟是魚類代謝和積累重金屬離子的主要器官，其功能是排毒，對來自體內(nèi)和體外的許多非營養(yǎng)性物質(zhì)如各種藥物、毒物以及體內(nèi)某些代謝產(chǎn)物具有生物轉(zhuǎn)化作用，將其徹底分解或以原形排出體外。所以重金屬對肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞無疑將影響到魚類的代謝功能。試驗結(jié)果表明，草魚在高濃度Mo6＋的作用下肝細(xì)胞腫大、水樣變性、細(xì)胞空泡化和細(xì)胞輪廓模糊，并且伴隨細(xì)胞核溶解偏移，出現(xiàn)點狀病灶，說明肝臟受到一定損傷。該病理學(xué)現(xiàn)象與其他水體污染物中類似，如魚在有機化合物脅迫下出現(xiàn)充血、血竇擴張及肝細(xì)胞出現(xiàn)空泡化［24－26］。

心臟是動物體血液循環(huán)的中樞。重金屬離子被魚體組織吸收后，隨血液循環(huán)到達各組織器官，妨礙組織細(xì)胞代謝過程而出現(xiàn)組織學(xué)的超微損傷［27］。目前，重金屬對魚類心臟損傷的研究較少，為此本試驗對心臟作組織切片觀察，草魚在較高濃度Mo6＋的作用下，肌纖維細(xì)胞體積增大，單位視野內(nèi)細(xì)胞數(shù)變少，細(xì)胞核形態(tài)異常，以及少量細(xì)胞核偏移和密集并且細(xì)胞輪廓模糊，肌纖維有輕微斷裂現(xiàn)象。與王蘭等［28］報道江華溪蟹受鎘中毒的結(jié)果一致。

綜上所述，不同濃度Mo6＋溶液對草魚鰓、肝臟和心臟3個器官產(chǎn)生了不同程度的組織損傷，且損傷程度隨處理劑量的遞增和時間的延長而加強，因此器官組織病理學(xué)可作為污染生物學(xué)監(jiān)測指標(biāo)，魚類可作為評估Mo6＋有害作用的有效實驗?zāi)Ｐ?。在生產(chǎn)中應(yīng)注意水質(zhì)的監(jiān)測和管理，防止Mo6＋對魚的毒害。

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（責(zé)任編輯：馮 衛(wèi)）

園藝·中藥材

Horticulture·CHinese Herbal Medicimes

Effects of Mo6＋on Acute Toxicity and Part Histological Structure of Juvenile Ctenopharyngodon idellus

REN Hongtao，LIN Lin
（College of Animal Science and Technology，Henan University of Science and Technology，Luoyang，Henan 471003，China）

The effects of different Mo6＋concentration on gill，hepatopancreas and heart structure of juvenile C．idellus were analyzed by the still water test to discuss Mo6＋toxicity accumulation and mechanism and to provide a reference for healthy breeding of C．idellus．Results：LC50of juvenile C．idellus exposure to Mo6＋for 24h，48hand 96his 1．553 6mg／L，1．000 7mg／L and 0．000 1mg／L respectively．The safe quality concentration is 0．543mg／L and 0．001mg／L according to（48hLC50× 0．3）／（24hLC50／48hLC50）2and 96hLC50×0．1formula separately．The gill of juvenile C．idellus exposure to Mo6＋appears curly and shorter gill lamellaes，hydropic degeneration of respiratory epithelial cells，defulvium of part epithelial cell，rupture of cells，cytolymph spill and slightly aggregation of nucleus．The hepatocyte of juvenile C．idellus exposure to Mo6＋emerges hydropic degeneration，sinus dilation and partial dotted nidi with cytolysis．The cardiac muscle fiber cells of juvenile C．idellus exposure to Mo6＋show volume enlargement，less cell population，abnormal nucleus morphology，partial vacuolar degeneration，shift and aggregation of a few nucleus and slightly muscle fiber breakage．

Mo6＋；Ctenopharyngodon idellus；gill；hepatopancreas；heart；damage

S965．112

A

1001－3601（2016）02－0078－0111－06

2015－12－14；2016－01－11修回

河南科技大學(xué)博士科研啟動基金項目“鉬對鯉魚分子作用機理的研究”（09001760）；河南科技大學(xué)科學(xué)研究基金項目（2014QN059）

任洪濤（1977－），男，講師，博士，從事水生動物生物生態(tài)研究。E－mail：hthn2012＠163．com