溫度與重金屬（Ｃｄ）復合污染對黑鯛ＳＯＤ和ＣＡＴ的影響

謝漢陽　沈盎綠

【摘要】采用半靜態實驗方法，設置不同溫度和Cd2+濃度對黑鯛進行96h急性試驗，測定其肝臟內SOD和CAT活性的變化。試驗結果表明，單一溫度試驗組SOD活性隨溫度升高表現為先上升再下降再回升的趨勢，26℃處SOD活性最高；CAT活性隨溫度升高表現為先上升后下降的趨勢，29℃處達到最大值；0.5mg/L Cd2+濃度組SOD和CAT活性隨溫度上升都表現為先上升再下降的趨勢，最高值出現在26℃處；5.0 mg/L Cd2+濃度組SOD活性值隨溫度升高表現為先上升再下降再回升的趨勢，最高值出現在26℃處，CAT活性隨溫度升高表現為先上升再下降的趨勢，在26℃達到最高值。

【關鍵詞】溫度；重金屬(Cd2+)；黑鯛；超氧化物歧化酶(SOD)；過氧化氫酶(CAT)

隨著廢水排放量的增加，我國水域環境污染日趨嚴重，這給水生生物的生存環境造成了嚴重的影響。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，簡稱SOD)和超氧化氫酶(Catalase，簡稱CAT)是水生生物抗氧化酶系統的重要組成成分，抗氧化防御系統的一個重要特征是其活性可由于污染的脅迫而發生改變，因而，可間接反映環境中氧化污染的存在，可作為環境污染脅迫的指標[1-8]。鎘(Cd)是水體重金屬污染的主要元素之一，溫度是水環境污染的四大因子之一，對這兩種因子的研究已有不少報道，如賈秀英等研究了鎘對鯽魚（Carassias Auratus）轉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鰱魚SOD和CAT活性的影響[11]，李希國等研究了溫度對對黃鰭鯛（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水生生物的影響，而實際環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和溫度復合污染對黑鯛肝臟組織內SOD、CAT活性的影響，探討以SOD、CAT活性變化作為污染生化指標的可能性，并為抗氧化防御系統的毒理學研究提供基礎資料。

1.材料和方法

1.1 儀器與試劑

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

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

1.2 材料

受試魚類：黑鯛取自象山港人工育苗廠，平均體長8.23±0.14cm，平均全長10.04±0.11cm，平均體重14.83±0.80g，試驗前暫養48小時以上，選擇正常、健康、活力強，大小均勻的個體投入試驗。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

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

各試驗組設平行樣一個，對黑鯛進行96h實驗，在96h后在每組分別取4尾魚，取出肝臟分別測定其SOD和CAT的活性。

1.3.2 酶活性的測定

SOD采用黃嘌呤氧化酶法測定，其活性單位定義為：每毫克組織蛋白在1ml反應液中SOD抑制率達50％時所對應的SOD量為—個單位。CAT采用可見光法測定，其活性單位定義為：每毫克組織蛋白每秒鐘分解1μmol的H2O2的量為一個活力單位。

1.4 試驗條件

試驗用海水取自象山港海區過濾水，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的平均光照強度分別是680lx,1250lx,320lx和180lx。

1.5 試驗地點和時間

試驗地點選擇浙江省象山港海區，試驗時間為2005年9月。

1.6 數據處理與分析

實驗結果使用SPSS統計軟件和單邊DUNCAN法對各組數據進行差異性顯著分析．不同處理因子與SOD和CAT活性關系利用EXEL軟件進行分析。

2.結果

如圖1所示，空白海水組試驗96h后，黑鯛肝臟的SOD活性變化趨勢是先上升，在26℃處達到最高值，隨后開始下降，直到29℃處降到最低值，而后又有小幅回升直到32℃。通過對各處理組中黑鯛SOD活性大小進行DUNCAN方差分析，差異性結果如表2中所示，26℃處的SOD活性明顯受到誘導作用；0.5mg/L Cd2+溶液組試驗96h后，黑鯛的肝臟中的SOD活性變化趨勢是先略為上升,在26℃處達到最高值，隨后開始下降，32℃處降到最低值。DUNCAN分析結果如表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活性變化趨勢是先上升，在26℃處達到最高值，隨后開始下降到29℃，之后再回升。DUNCAN分析結果如表2所示，26℃處的SOD活性受到顯著誘導作用。

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

3.討論

3.1 抗氧化防御系統與Cd2+毒性機理

抗氧化防御系統是需氧生物體內重要的活性氧清除系統，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。在正常生理條件下，動物體內代謝產生的活性氧可被抗氧化防御系統有效清除。但當機體暴露于可產生氧化還原污染的污染物時，若活性氧的產生速度超出了機體抗氧化防御系統的清除能力，就會對機體造成氧化脅迫，從而引發一系列毒性效應，如脂質過氧化、DNA損傷、酶失活、甚至細胞死亡或癌變。早有研究報道，生物體內抗氧化成分會因污染脅迫的存在而改變[3]。

大量實驗研究表明，動物的重金屬中毒效應主要體現在自由基介導的氧化損傷。一方面，鎘通過多種途徑在體內誘發產生大量的自由基代謝物、活性氧。另一方面，鎘也可以作用于細胞的抗氧化酶系統，降低細胞對氧自由基的清除能力。通過兩方面的作用使體內產生大量氧自由基。而自由基及其反應產物往往可以通過奪氫、氧化巰基、破壞碳鏈等反應而使包括DNA在內的各種生物大分子結構和性質發生改變，進而導致各種病變，也可使不飽和脂肪酸過氧化，分解成丙二醛等物質，使生物大分子之間發生交聯，聚合成異常的大分子，進而造成膜損傷，或降低膜的流動性，從而影響膜上或膜周圍的對細胞增殖或凋亡有重要調節作用的酶。細胞內的CAT主要存在于過氧化物體內，在外源因子脅迫下細胞膜受到損傷，膜透性增加，從而導致CAT活性下降，與此同時，細胞內H202的水平保持穩定或增加。當外源因子脅迫程度較輕時，反而會使CAT活性增高，這可能是動物體內細胞防止活性氧傷害的一種保護反應。CAT是一種含Fe的金屬酶，主要作用是催化H202分解成H20與O2- [3]。

3.2結果討論

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

由圖2可知，各組黑鯛CAT活性變化規律性比較強，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，表明黑鯛在受到外界升溫刺激后，體內活性氧自由基增多，從而誘導CAT等酶的水平升高，來消除自由基；在溫度繼續升高時，超過了黑鯛機體的自我調節能力，從而破壞了抗氧化還原系統，抑制了CAT的活性，導致其活性值下降。對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同作用，使其毒性增強誘導CAT水平升高所致；而0.5mg/L Cd2處理組>5.0mg/L Cd2處理組，又說明相同條件下，低濃度復合處理比高濃度復合處理對CAT的誘導程度更大。

由圖1和2分析討論的結果可得：升溫與Cd2+污染復合處理對黑鯛肝臟SOD和CAT活性的毒性刺激，相比單一升溫處理有所增強；SOD與CAT靈敏的反應出環境的變化情況，可用其作為氧化脅迫的生物生理指標，用來檢測評估環境污染的狀況。

參考文獻

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基金項目：農業部海洋與河口漁業重點開放實驗室開放基金資助（開－1－04－05）。

作者簡介：謝漢陽，男，浙江象山人，在職研究生，主要從事漁業水域環境評價與保護研究。