Cu²⁺\\Hg²⁺對泥鰍超氧化物歧化酶活性的影響

摘要：研究了Ｃｕ２＋和Ｈｇ２＋ ２種重金屬離子對泥鰍（Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ）體內超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性的影響，并比較了肝臟和腎臟組織中ＳＯＤ活性的差別。在實驗室條件下，將泥鰍置于不同質量濃度的Ｃｕ２＋（１．００、１．５０、２．００、２．５０、３．００ ｍｇ／Ｌ）及Ｈｇ２＋（０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５ ｍｇ／Ｌ）溶液中，分別測定染毒２４、４８、７２ ｈ后，泥鰍肝臟和腎臟組織中ＳＯＤ的活性。結果表明，Ｃｕ２＋和Ｈｇ２＋對泥鰍肝臟和腎臟組織中ＳＯＤ活性的影響相似，低濃度的Ｃｕ２＋和Ｈｇ２＋對泥鰍肝臟和腎臟中ＳＯＤ活性有誘導作用；高濃度的Ｃｕ２＋、Ｈｇ２＋則使組織中ＳＯＤ活性降低，隨著時間的延長，高濃度組的抑制作用更加明顯。

關鍵詞：重金屬；泥鰍（Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ）；ＳＯＤ；濃度

中圖分類號：S949；X503.225文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）13－2710-03

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ａｎｄ Ｈｇ２＋ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｄｉｓｍｕｔａｓｅ Ａｃｔｉｃｉｔｙ ｉｎ

Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ

ＹＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｃｈａｏ，ＷＵ Ｙａｎ－ｌｉ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ ４７６０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ａｎｄ Ｈｇ２＋ ｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ（ＳＯＤ） ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｉｎ ｌｉｖｅｒ ａｎｄ ｋｉｄｎｅｙ ｏｆ Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ； ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｉｖｅｒ ａｎｄ ｋｉｄｎｅｙ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｍ． ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ ｗａｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｃｕ２＋（１．００， １．５０， ２．００， ２．５０， ３．００ ｍｇ／Ｌ）ｏｒ Ｈｇ２＋（０．０５， ０．１０， ０．１５， ０．２０， ０．２５ ｍｇ／Ｌ） ｕｎｄｅｒ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｓｓｕｅ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ａｆｔｅｒ ２４， ４８， ａｎｄ ７２ ｈｏｕｒｓ． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｗｈｅｎ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ Ｃｕ２＋ ｏｒ Ｈｇ２＋ ｉｎ ｌｉｖｅｒ ｏｒ ｋｉｄｎｅｙ． ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｗｈｅｎ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ， ｗｈｉｌｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ of ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌs． Ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｓｅｖｅｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｍｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ； Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ； ＳＯＤ； ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

近年來，由于工業的發展，大量含重金屬的廢水被直接或間接排入江河湖泊，水環境污染日益嚴重［１］，銅和汞是水環境中常見的重金屬污染物，在有機體中有累積作用，并具有器官和組織毒性［２，３］。超氧化物歧化酶（Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）是機體防御過氧化損傷系統的關鍵酶之一，其活性變化在一定程度上可反映污染物對生物體的影響，是一類敏感的分子生態毒理學指標［４，５］。

泥鰍（Ｍｉｓｇｕｒｎｕｓ ａｎｇｕｉｌｌｉｃａｕｄａｔｕｓ）屬鯉形目（Ｃｙｐｒｉｎｉｆｏｒｍｅｓ）鰍科（Ｃｏｂｉｔｉｄａｅ）花鰍亞科（Ｃｏｂｉｔｉｎａｅ），是我國常見的經濟魚類。以泥鰍為對象，研究在不同質量濃度的Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋影響下，不同暴露時間其肝臟和腎臟組織ＳＯＤ活性的變化，從而了解重金屬離子對水生動物ＳＯＤ的影響及其產生的生化毒害作用，以期為進一步探討重金屬污染對水生動物的毒害機理積累科學資料，為淡水魚的養殖生產提供理論依據。

１材料與方法

１．１供試材料

實驗所用泥鰍為購自河南省商丘３１０農貿市場的泥鰍成體，平均體長１５ ｃｍ，平均質量２５ ｇ。

１．２實驗方法

１．２．１飼養條件購買的泥鰍在實驗室水缸中先暫養７ ｄ，所用水為曝氣４８ ｈ的自來水，ｐＨ值７．２～７．４，水溫１６ ℃以上，暫養期間泥鰍活動正常，無病，死亡率小于５％。實驗前１ ｄ停止喂食，選擇身體健康、反應敏捷、大小基本一致的泥鰍用于實驗。

１．２．２染毒采用靜水法對泥鰍進行染毒［６］。在預實驗的基礎上，分別設置０．０５、０．１０、０．１５、０．２０和０．２５ ｍｇ／Ｌ ５個Ｈｇ２＋質量濃度，１．００、１．５０、２．００、２．５０和３．００ ｍｇ／Ｌ ５個Ｃｕ２＋質量濃度。將泥鰍隨機分為１０個染毒實驗組，每組３０尾，分別暴露在以上１０種溶液中。飼養容器為２０ Ｌ的玻璃缸，每２４ ｈ更換１次相同質量濃度的實驗液，實驗期間水體其他環境與馴養環境相同，不投餌，隨時清除死泥鰍和排泄物。實驗設置１個空白對照組，不添加Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋。

１．２．３酶樣的制備分別于染毒后２４、４８和７２ ｈ采樣，每次每組隨機取泥鰍５尾，解剖后取出肝、腎臟置研缽內，稱取質量，然后加入預冷的０．０５ ｍｏｌ／Ｌ的磷酸緩沖液（ｐＨ值７．８），用組織研磨器磨成勻漿，定容到１ ｍＬ刻度離心管中，于４ ℃、３ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１０ ｍｉｎ，上清液即為ＳＯＤ酶粗提液，分別測定各上清液體積并記錄。

１．２．４ＳＯＤ活性的測定采用抑制ＮＢＴ光化還原的方法［７］測定ＳＯＤ活性。

１．３數據處理

實驗數據采用平均數±標準差（ｎ＝３）表示，進行單因素方差分析（ＡＮＯＶＡ），各實驗組與對照組之間的兩兩比較采用最小顯著差數法（ＬＳＤ法），Ｐ＜０．０５時為差異顯著，Ｐ＜０．０１時為差異極顯著。

２結果與分析

對照組實驗結果表明：在不添加Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋的情況下，泥鰍的ＳＯＤ活性分別為肝臟（４６３．６８±１９．６０） Ｕ／（ｇ·ｈ），腎臟（１ ６８４．３９±５３．５0）Ｕ／（ｇ·ｈ），且暴露后２４、４８和７２ ｈ ＳＯＤ活性沒有顯著差異。

２．１Ｃｕ２＋對泥鰍肝臟和腎臟ＳＯＤ活性的影響

由圖１可見，處理２４ ｈ，１．００～２．００ ｍｇ／Ｌ染毒組泥鰍肝臟ＳＯＤ活性被誘導，其中１．００ ｍｇ／Ｌ染毒組肝臟ＳＯＤ活性升高極顯著（Ｐ＜０．０１），２．００ ｍｇ／Ｌ染毒組肝臟ＳＯＤ活性稍有增高（Ｐ＞０．０５）；而２．５０和３．００ ｍｇ／Ｌ染毒組肝臟ＳＯＤ活性則均被抑制。處理４８ ｈ，１．００和１．５０ ｍｇ／Ｌ染毒組ＳＯＤ活性仍高于對照組，但已呈下降趨勢；而２．５０和３．００ ｍｇ／Ｌ染毒組ＳＯＤ活性下降則達到極顯著水平（Ｐ＜０．０１）。處理７２ ｈ，１．００ ｍｇ／Ｌ染毒組ＳＯＤ活性與對照組無顯著差異，其他染毒組ＳＯＤ活性均顯著或極顯著降低（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１）。可見低濃度的Ｃｕ２＋在一定時間內對泥鰍肝臟ＳＯＤ活性具有顯著或極顯著的誘導作用（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１），但隨著處理時間的延長，泥鰍肝臟ＳＯＤ活性由被誘導逐漸變為被抑制；高濃度的Ｃｕ２＋抑制泥鰍肝臟ＳＯＤ活性，且處理時間越長，抑制越明顯。

處理時間為２４ ｈ時，１．００ ｍｇ／Ｌ染毒組泥鰍腎臟ＳＯＤ活性略高于對照組，其余４個處理濃度ＳＯＤ活性均顯著或極顯著低于對照組（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１）；處理４８ ｈ后，各染毒組腎臟ＳＯＤ活性均極顯著低于對照組（Ｐ＜０．０１）。可見，Ｃｕ２＋濃度對泥鰍腎臟ＳＯＤ活性沒有明顯的誘導作用，處理時間越長，ＳＯＤ活性越低。

２．２Ｈｇ２＋對泥鰍肝臟和腎臟SOD活性的影響

由圖２可見，處理２４ ｈ，０．０５ ｍｇ／Ｌ染毒組泥鰍肝臟ＳＯＤ活性被誘導，但升高不顯著（Ｐ＞０．０５）；而０．１０～０．２５ ｍｇ／Ｌ染毒組肝臟ＳＯＤ活性則均被抑制，其中０．２０和０．２５ ｍｇ／Ｌ染毒組ＳＯＤ活性被抑制達到極顯著水平（Ｐ＜０．０１）。處理４８ ｈ，０．０５ ｍｇ／Ｌ染毒組泥鰍肝臟ＳＯＤ活性仍略高于對照組，但已呈下降趨勢；０．１０～０．２５ ｍｇ／Ｌ染毒組肝臟ＳＯＤ活性均低于對照組，且０．１５～０．２５ ｍｇ／Ｌ ３個染毒組ＳＯＤ活性顯著或極顯著低于對照（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１）。處理７２ ｈ，各染毒組ＳＯＤ活性均被抑制（Ｐ＜０．０１）。總的來說，低濃度Ｈｇ２＋在短時間內對泥鰍肝臟ＳＯＤ活性具有一定誘導作用；高濃度的Ｈｇ２＋抑制泥鰍肝臟ＳＯＤ活性，且處理時間越長，抑制越明顯。

處理２４ ｈ，０．０５ ｍｇ／Ｌ染毒組泥鰍腎臟ＳＯＤ活性略高于對照組（Ｐ＞０．０５），其余４個處理濃度ＳＯＤ活性均低于對照組，且０．１５～０．２５ ｍｇ／Ｌ ３個染毒組活性降低達到極顯著水平（Ｐ＜０．０１）。處理４８ ｈ和７２ ｈ，０．１０～０．２５ ｍｇ／Ｌ ４個染毒組腎臟ＳＯＤ活性均極顯著低于對照組（Ｐ＜０．０１），且均呈下降趨勢。綜上，Ｈｇ２＋對泥鰍腎臟ＳＯＤ活性沒有明顯的誘導作用；高濃度的Ｈｇ２＋抑制泥鰍腎臟ＳＯＤ活性，且處理時間越長，抑制越明顯。

３討論

ＳＯＤ廣泛存在于生物體內，對生物體的氧化與抗氧化平衡起著至關重要的作用，其功能是將Ｏ２ˉ歧化為Ｈ２Ｏ２和Ｏ２，是生物體防御內、外環境中超氧離子對生物體侵害的重要酶，能夠很靈敏地反映外界對生物體的損傷，ＳＯＤ清除Ｏ２ˉ的能力與ＳＯＤ的含量和相對活性有關。研究表明，在其耐性限度內，隨著重金屬離子濃度的增加，ＳＯＤ活性會被誘導；當超過它的耐性閾值時，ＳＯＤ的活性通常會受到抑制［８－１０］。

本實驗表明，泥鰍肝臟、腎臟ＳＯＤ活性隨重金屬離子質量濃度和時間的變化表現出明顯的時間和劑量效應。當Ｃｕ２＋質量濃度低于２．００ ｍｇ／Ｌ或Ｈｇ２＋的質量濃度低于０．１０ ｍｇ／Ｌ時，泥鰍肝臟ＳＯＤ活性被誘導；當Ｃｕ２＋的質量濃度低于１．００ ｍｇ／Ｌ或Ｈｇ２＋質量濃度低于０．０５ ｍｇ／Ｌ時，腎臟ＳＯＤ活性被誘導。肝臟或腎臟ＳＯＤ活性在高于以上質量濃度的染毒組中則受到抑制，抑制作用隨著染毒時間的延長和濃度的增高而增強。低濃度的Ｃｕ２＋、Ｈｇ２＋脅迫時，ＳＯＤ活性出現一定的“毒物興奮效應”［１１］，泥鰍體內產生過量的Ｏ２ˉ，誘導泥鰍ＳＯＤ活性提高；但當處理濃度過大，時間過長時，泥鰍體內產生大量的Ｏ２ˉ，超過泥鰍體的ＳＯＤ清除能力，就會對組織細胞造成損傷，影響泥鰍的正常生理活動，使ＳＯＤ活性降低和喪失，甚至導致細胞死亡。

比較Ｈｇ２＋和Ｃｕ２＋對泥鰍不同組織的ＳＯＤ活性的影響，在相同的處理時間，Ｈｇ２＋對同種組織ＳＯＤ活性的抑制作用強于Ｃｕ２＋，由此可初步判斷，Ｈｇ２＋的毒性比Ｃｕ２＋的毒性大。但重金屬對魚類的毒性還受水環境中許多物理、化學以及生物因素的影響，包括ｐＨ、無機陰離子、水的硬度、其他金屬離子、絡合物等［１２，１３］，如水的硬度可以降低某些重金屬的毒性；而在弱酸性條件下（ｐＨ值５～６），某些重金屬的毒性會增強［１４］。在人工培養液或天然水體中，重金屬的形態和數量都不是單一或固定不變的，重金屬間還可能存在協同作用或拮抗作用。此外，不同的魚類對金屬離子的毒性反應程度可能有變化，在魚生長的不同階段和不同季節，ＳＯＤ的活性也會不一樣，也不能排除魚類本身體內含有多種重金屬對實驗結果造成的影響。

在各處理條件下，肝臟和腎臟ＳＯＤ活性對重金屬離子敏感性存在一定的差異，表現在低濃度的Ｃｕ２＋（１．００ ｍｇ／Ｌ）和Ｈｇ２＋（０．０５ ｍｇ／Ｌ）脅迫下肝臟的ＳＯＤ活性被誘導程度大于腎臟，這表明，泥鰍肝臟中ＳＯＤ活性的敏感性高于腎臟。這可能是由于腎臟和肝臟的生理功能不同所致，肝臟是魚體的主要解毒器官，能將進入體內的毒物在肝臟內氧化、還原或水解，將毒物轉化成為無毒或低毒易溶的代謝物排出體外，該過程中會產生大量的Ｏ２ˉ，因而肝臟中ＳＯＤ的活性較高［１５］；而腎臟幾乎沒有解毒功能，因此其ＳＯＤ的敏感性要低得多。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文