氟短期暴露在中華圓田螺不同組織中富集的研究

王婧杰，李 瀟，陰晴朗，郭晉姝，曹謹(jǐn)玲

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院生態(tài)畜牧與環(huán)境獸醫(yī)學(xué)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太谷 030801）

氟短期暴露在中華圓田螺不同組織中富集的研究

王婧杰，李 瀟，陰晴朗，郭晉姝，曹謹(jǐn)玲

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院生態(tài)畜牧與環(huán)境獸醫(yī)學(xué)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太谷 030801）

選取中華圓田螺為受試動(dòng)物，探究氟在其體內(nèi)不同組織中的富集。結(jié)果顯示，在不同濃度水氟環(huán)境條件下（0、40、80、160mg/L）連續(xù)暴露10d、20d和30d時(shí)，與對(duì)照組相比，中華圓田螺腹足中氟含量隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高；內(nèi)臟團(tuán)中的氟含量在10d時(shí)無(wú)顯著變化，在20d和30d時(shí)均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，與對(duì)照組相比，生殖腺中的氟含量顯著升高（P＜0.05），而且在暴露20d時(shí)，氟含量隨著濃度的增加而明顯增加，其后富集含量基本處于平衡狀態(tài)。

氟；中華圓田螺；生物富集

近年來，隨著環(huán)境變化的形勢(shì)越發(fā)窘迫，水中污染物對(duì)常見養(yǎng)殖貝類生態(tài)環(huán)境的影響也受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。氟是自然界的一種惰性元素，也是維持機(jī)體生命活動(dòng)和多方面生理功能的微量必需元素。但如果機(jī)體日常攝入量超過國(guó)家制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限量后，會(huì)抑制機(jī)體多種重要蛋白酶的加工和合成，還會(huì)與水中大量存在的Ca2+、Mg2+等離子形成不易溶解的氟化物鹽類而蓄積在體內(nèi)，使機(jī)體對(duì)于鈣鹽的吸收和儲(chǔ)存減少，干擾激活酶系統(tǒng)的活性，造成機(jī)體鈣—磷代謝平衡系統(tǒng)的紊亂。另外，氟也會(huì)對(duì)脫氫輔酶系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ產(chǎn)生一定影響，中斷三羧酸循環(huán)的進(jìn)行，妨礙氧化磷酸化過程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，阻礙機(jī)體獲取足夠能量而造成機(jī)體細(xì)胞的損傷。據(jù)報(bào)道，通過深入研究氟對(duì)鯉魚的影響后發(fā)現(xiàn)，與人體相似，過量的氟攝取除了會(huì)造成鯉魚機(jī)體內(nèi)環(huán)境代謝紊亂、血液指標(biāo)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)不正常外，還會(huì)導(dǎo)致鯉魚生長(zhǎng)發(fā)育遲滯、死亡率明顯升高，以及組織鰓、肝臟、腦、腎臟等發(fā)生病理學(xué)變化，同時(shí)氟也會(huì)在不同組織中富集，甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)魚產(chǎn)生畸變［1-4］。但是到目前為止，針對(duì)氟這一元素，學(xué)界就其對(duì)水生貝類的研究還罕見報(bào)道。

中華圓田螺（Cipangopaludina cahayensis）在分類地位上屬軟體動(dòng)物門腹足綱田螺科圓田螺屬，是廣泛分布于我國(guó)淡水水域中的一種雜食性大型底棲軟體動(dòng)物，主要以攝食藻類以及底泥有機(jī)質(zhì)為生，同時(shí)作為青魚等水生生物的主要餌料食物，在生態(tài)位上占有重要的地位。由于中華圓田螺在水中營(yíng)匍匐活動(dòng)，生活環(huán)境相對(duì)固定，對(duì)水環(huán)境各項(xiàng)生化指標(biāo)發(fā)生變化的應(yīng)激反應(yīng)也十分敏感，所以利用其作為該試驗(yàn)的受試動(dòng)物，可以較為真實(shí)地反映待測(cè)定環(huán)境周圍底泥或水體的實(shí)際污染狀況，同時(shí)還可以客觀地評(píng)價(jià)當(dāng)?shù)厮蛸|(zhì)量［5-6］。

該試驗(yàn)以中華圓田螺為研究對(duì)象，研究氟短期暴露在其體內(nèi)不同組織中的富集變化規(guī)律，以此來判斷底泥或水中污染物毒性和生物可給性的大小，旨在為進(jìn)一步完善水體氟標(biāo)準(zhǔn)的制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：試驗(yàn)所用中華圓田螺采自山西省太原市魚種場(chǎng)鯽魚養(yǎng)殖池塘。經(jīng)過10 d馴養(yǎng)期后，選擇體重為（10±1.8）g的健康田螺作為試驗(yàn)材料。

1.1.2 主要儀器和試劑：電熱恒溫水浴鍋（北京長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司），光學(xué)顯微鏡（OLYMPUS JAPAN），數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），AUY120型電子分析天平（日本島津公司），SG-JSL1000高精度井式馬弗爐 （中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所），PXS-215型氟離子計(jì)檢測(cè)儀（上海越磁電子科技有限公司），TGL-16R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) （珠海黑馬醫(yī)學(xué)儀器有限公司），分光光度計(jì)（WF-ZUV-2100型，尤尼柯儀器有限公司）；氟化鈉 （天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），其他試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)分組與染毒：田螺染毒采用靜態(tài)水質(zhì)接觸染毒法。試驗(yàn)所用水為實(shí)驗(yàn)室曝氣24 h的自來水，經(jīng)測(cè)定水質(zhì)滿足漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。根據(jù)文獻(xiàn)［7］設(shè)計(jì)試驗(yàn)，在受試田螺不死亡的前提下，試驗(yàn)濃度的選擇應(yīng)該在96 h LC50值的1/2以下，故而濃度分組分別為 0、40、80、160 mg/L，每個(gè)濃度設(shè) 2 個(gè)平行，每個(gè)平行50枚田螺于體積為26.25 L（50cm×35cm×15cm）的水族箱中，底部鋪上3cm厚的細(xì)沙，使細(xì)沙和試液體積比為1∶3。期間用充氣泵連續(xù)充氣，每2 d定時(shí)投喂餌料，水溫控制在 （26±2）℃，pH 值 7.0～8.0，溶解氧 3.0～4.0 mg/L，總氨 0.4 mg/L，堿度2.4 mg/L。培養(yǎng)期間，上覆水中溶解氧一直保持3.0 mg/L以上。自然光照下暴露試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行30 d，期間每5 d換一次水，并徹底清洗水族箱。隔天定時(shí)用離子選擇電極法監(jiān)測(cè)水氟含量，保證濃度恒定不變。分別在水氟暴露10 d、20 d和30 d時(shí)各取一次樣。

1.2.2 組織樣品的收集：分別在水氟暴露10 d、20 d和30 d時(shí)，于每個(gè)平行組各取7枚田螺。將待測(cè)田螺用清水沖洗干凈后，解剖腹足、內(nèi)臟團(tuán)和生殖腺，天平分別稱重并記錄數(shù)據(jù)、標(biāo)記編號(hào)后，放入烘箱內(nèi)烘干，以備進(jìn)行氟含量測(cè)定之用。此外，解剖并于每枚田螺稱取肝胰臟1 g，加入9倍體積的冰浴生理鹽水勻漿，2500 r/min離心10min，取上清液測(cè)定其相關(guān)抗氧化酶的活性。

1.2.3 氟含量的測(cè)定：將田螺的腹足、內(nèi)臟團(tuán)和生殖腺在馬弗爐灰化后，分別記錄灰分重量，后用離子計(jì)測(cè)定其內(nèi)氟含量［8］。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理：試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 17.0版軟件進(jìn)行單因素方差分析處理，用GraphPad Prism 5版軟件進(jìn)行作圖處理，用CORREL進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氟在腹足中的富集 不同濃度氟分別暴露10 d、20 d和30 d，其在腹足中的富集測(cè)定結(jié)果見圖1。由圖1可知，氟暴露10 d，80 mg/L組和160 mg/L組腹足中氟含量均極顯著高于對(duì)照組 （P＜0.01），40 mg/L組腹足中的氟含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；氟暴露 20 d，40 mg/L 組與對(duì)照組相比沒有明顯變化，80 mg/L組和160 mg/L組腹足中氟含量均極顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）；氟暴露 30 d，40 mg/L、80 mg/L組和160 m g/L組腹足中氟含量均極顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），且氟暴露濃度與腹足中氟的含量呈正相關(guān) （10 d、20 d和30 d的r分別為 0.998、0.979、0.957）。

圖1 中華圓田螺腹足氟含量隨處理時(shí)間的變化

2.2 氟在內(nèi)臟團(tuán)中的富集 不同濃度氟分別暴露10 d、20 d和30 d，其在內(nèi)臟團(tuán)中的富集測(cè)定結(jié)果見圖2。由圖2可知，水氟暴露10 d、20 d和30 d時(shí)，與對(duì)照組相比，氟含量隨著暴露濃度的增加而明顯增加，極顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），且氟暴露濃度與內(nèi)臟團(tuán)中氟的含量呈正相關(guān) （10 d、20 d和30 d 的 r分別為 0.903、0.764、0.976）。

圖2 中華圓田螺內(nèi)臟團(tuán)氟含量隨處理時(shí)間的變化

圖3 中華圓田螺生殖腺氟含量隨處理時(shí)間的變化

2.3 氟在生殖腺中的富集 不同濃度氟分別暴露10 d、20 d和30 d，其在生殖腺中的富集測(cè)定結(jié)果見圖3。由圖3可知，與對(duì)照組相比，中華圓田螺在整個(gè)水氟暴露下，生殖腺中的氟富集含量均顯著升高（P＜0.05）。 且在處理 20 d 時(shí)，160 mg/L 組與對(duì)照組相比，氟富集含量極顯著升高（P＜0.01），達(dá)到最大值，即0.402 mg/kg。且氟暴露濃度與生殖腺中氟的含量呈正相關(guān) （10 d、20 d和 30 d的r分別為0.882、0.891、0.767）。

3 討論

水氟暴露整個(gè)環(huán)節(jié)中，中華圓田螺組織中氟富集含量在20 d時(shí)基本達(dá)到富集最高，其后處于小幅度波動(dòng)階段，這與之前所研究課題——水氟暴露30 d和60 d中華圓田螺組織器官中的氟富集含量的研究結(jié)果相一致，即：水氟分別暴露30 d和60 d時(shí)，與對(duì)照組相比，中華圓田螺組織器官中的氟富集含量在30 d時(shí)隨著不同濃度氟暴露劑量的增多而顯著升高，在60 d時(shí)組織中氟富集含量并未呈現(xiàn)繼續(xù)升高的現(xiàn)象，表明氟在中華圓田螺組織中的富集濃度已經(jīng)達(dá)到平衡［9］。而該試驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)一步加以證明：暴露20 d時(shí)，氟在中華圓田螺組織器官中的富集即已基本達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，且低濃度富集速度明顯低于高濃度富集速度，即隨著氟暴露濃度的升高和暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，中華圓田螺各組織中氟的含量均顯著增加。相關(guān)性分析也表明，氟暴露濃度與中華圓田螺各組織中氟的含量具有一定的劑量效應(yīng)關(guān)系，這與陳劍杰等［10］研究不同濃度氟暴露30 d時(shí)鯉魚血氟和鰓氟含量的結(jié)果相一致。

［1］王桂芹.硒和VitC對(duì)高氟所致氧化應(yīng)激、DNA損傷及Bcl-2蛋白表達(dá)影響研究［D］.廣州：廣東藥學(xué)院，2011.

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The Distribution of Fluoride in Different Tissues of Cipangopaludina cahayensis after Short-term Exposure

WANG Jing-jie，LI Xiao，YIN Qing-lang，GUO Jin-shu，CAO Jin-ling
（Provincial Key Laboratory of Ecological Animal Husbandry and Environmental Veterinary Medicine，College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

In the present study,the Cipangopaludina cahayensis was used as material to assess the tissues distribution of fluoride after short-term exposure.The Cipangopaludina cahayensis was exposed in the water containing 0,40,80 and 160 mg/L of fluoride for consecutive 10,20 and 30 days,respectively.Compared with the control,the fluoride content in gastropods of Cipangopaludina cahayensis was increased with the extension of exposure duration.Although there were no significant differences in fluoride content in the visceral mass between the 10-day fluoride exposed Cipangopaludina cahayensis and control,significant differences were found between the 20-day and 30-day fluoride exposed Cipangopaludina cahayensis and control（P＜0.05）.With the extension of exposure duration,the fluoride content in gonad of exposed Cipangopaludina cahayensis was significantly increased compared with that of control（P＜0.05）.In the 20thday of fluoride exposure,the fluoride accumulation was significantly increased with the increasement of water fluoride concentration,and subsequently the biological accumulation of fluoride in Cipangopaludina cahayensis reached equilibrium state.

fluoride；Cipangopaludina cahayensis；biological accumulation

Q959.212；X503.225

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）08-0015-03

2016－07－04

項(xiàng)目來源：國(guó)家自然科學(xué)基金（31440087，31502141）；中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目（2012M520601，2013T60267）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金（XB2007003）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后基金（92462）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金 （2009005）；2014年山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（2014096）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)第十二批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（12-13）。

王婧杰（1996—），女，所學(xué)專業(yè)為水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)。

曹謹(jǐn)玲（1979—），女，教授，博士，主要從事水生生理與毒理學(xué)研究工作。

（責(zé)任編輯：慕宗杰）