六溴環十二烷暴露對紅鰭笛鯛腦乙酰膽堿酯酶和組織氧化應激的影響及評價

陳海剛，鞏秀玉，張喆，馬勝偉，張林寶，胡瑩，蔡文貴，賈曉平

中國水產科學研究院南海水產研究所，廣東省漁業生態環境重點實驗室，農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室，農業部南海漁業資源環境科學觀測實驗站，廣東510300

六溴環十二烷暴露對紅鰭笛鯛腦乙酰膽堿酯酶和組織氧化應激的影響及評價

陳海剛，鞏秀玉，張喆，馬勝偉，張林寶，胡瑩，蔡文貴，賈曉平*

中國水產科學研究院南海水產研究所，廣東省漁業生態環境重點實驗室，農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室，農業部南海漁業資源環境科學觀測實驗站，廣東510300

六溴環十二烷(C12H18Br6，簡稱HBCD)是近年來在環境中廣受關注的優先污染物和高產量化學品。實驗室條件下以紅鰭笛鯛為研究對象，選取其腦組織非特異性生物標志物超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽巰基轉移酶(glutathione S-transferases,GST)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)及特異性生物標志物乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase,AChE)為指標研究了不同濃度HBCD溶液(8.6 μg·L-1、43.0 μg·L-1和215 μg·L-1)暴露96 h對紅鰭笛鯛腦組織的氧化損傷和神經毒性效應，同時結合綜合生物標志物響應指數(integrated biomarker responses index,IBR)，對HBCD造成的脅迫水平和毒性效應進行評價。結果表明：HBCD對紅鰭笛鯛腦組織中SOD活性和GST活性表現出不同程度的誘導效應，其中暴露初期SOD活性與HBCD濃度呈正相關，但隨暴露時間延長與HBCD濃度呈負相關；HBCD對MDA含量和AChE活性表現出誘導或抑制且存在劑量依賴性，低濃度組MDA含量表現為先抑制后誘導的過程，AChE活性表現為先誘導后抑制；中濃度組MDA含量和AChE均表現為抑制效應；高濃度組MDA含量表現為先誘導后抑制的過程，AChE活性表現為先抑制后誘導。IBR分析結果表明4種生物標志物對HBCD脅迫的敏感性分別為SOD>GST>AChE>MDA，且中、高濃度組的脅迫效應最明顯。

六溴環十二烷；紅鰭笛鯛；乙酰膽堿酯酶；氧化應激；綜合生物標志物響應指數

陳海剛,鞏秀玉,張喆,等.六溴環十二烷暴露對紅鰭笛鯛腦乙酰膽堿酯酶和組織氧化應激的影響及評價[J].生態毒理學報，2016,11(3):243-250

Chen H G,Gong X Y,Zhang Z,et al.Evaluation on effects of hexabromocyclododecane on acetylcholinesterase and oxidative stress in the brain of juvenile crimson snapper(Lutjanus erythopterus)[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(3):243-250(in Chinese)

隨著工業生產和相關需求的不斷發展，一些工業原料及產品在環境中的殘留污染問題日益嚴重。六溴環十二烷(hexabromocyclododecane，HBCD)是一種高溴含量的脂環族添加型阻燃劑，廣泛用于聚苯乙烯保溫材料、紡織品包被材料以及電子和電氣產品中[1]。工業生產中HBCD并沒有與商品共價結合形成聚合物，它們在商品的使用過程中或產品廢棄后很容易釋放到環境中[2]。當前，由于HBCD等阻燃劑的大量生產和使用，其潛在的遷移作用導致全球環境中如大氣、土壤、沉積物、水體、食物甚至母乳中已普遍檢測出HBCD的存在[2]。水體中HBCDs濃度最高可達20 300 μg·L-1[3]，但目前關于國內水體中HBCDs濃度的報道較少。Tanabe等[4]調查了日本和中國南部海岸溴代阻燃劑的含量水平，發現近年來海洋哺乳動物中HBCDs的含量已超過多溴聯苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)。在中國，Xian等[5]首次報道了長江流域魚體中HBCDs的含量在12～330 ng·g-1(脂重)，這比歐洲淡水魚的0.10～1.9 ng·g-1(脂重)和北美一些湖泊如溫尼伯湖和安大略湖魚體的3.0～78 ng·g-1(脂重)含量要高。HBCD作為PBDEs的替代品，由于其產量高及具有與持久性有機污染物(persistent organic pollutants，POPs)類似的特征，其環境持久性、生物積累性和潛在毒性已經引起了人們的廣泛關注，被歐洲化學品管理局定義為優先污染物和高產量化學品[6]。因此研究HBCD對魚類的毒理學效應，對正確反映水環境中HBCD污染持久性及其對周圍水生生態系統可能產生的潛在風險具有重要意義。

魚作為食物鏈中的高級消費者，污染物在其體內可以被生物富集和放大，因此研究污染物對魚類的毒性效應在環境科學領域得到了廣泛的關注。魚體內抗氧化系統中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽巰基轉移酶(glutathione S-transferases,GST)活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的變化與生物體受脅迫程度存在密切的關系，常被用以警示性指示環境污染的變化[7-8]。乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase,AChE)是生物神經傳導中的一種關鍵酶，作為經典的毒理學指標可以反映水魚類受到污染物脅迫的危害程度[9]。紅鰭笛鯛是我國熱帶亞熱帶地區大規模養殖的重要經濟魚類，近年來已有報道用紅鰭笛鯛作為受試生物進行毒理學研究[9-10]。目前HBCD對動物的神經發育和甲狀腺激素效應等毒性效應研究國內外已有報道，但實驗動物主要集中在大鼠或部分水生生物[11-12]，關于HBCD亞急性暴露對紅鰭笛鯛等海洋魚類腦組織AChE活性及抗氧化防御系統的影響還未見報道。本研究以紅鰭笛鯛為受試生物，研究了HBCD對紅鰭笛鯛腦組織SOD活性、GST活性、AChE活性和MDA含量的影響，并基于綜合生物標志物響應指數評價4個指標作為溴代阻燃劑生物標志物的可能性，以便為我國漁業資源和水生態系統的保護提供理論依據。

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 儀器與試劑

實驗儀器：UV-7504單光束紫外可見分光光度計(江蘇省常州市諾基儀器有限公司)；5415型臺式離心機(德國Eppendorf公司)。

實驗試劑：HBCD純度97%(Sigma公司)。蛋白試劑盒、SOD試劑盒、MDA試劑盒、GST試劑盒和AChE試劑盒，均購于南京建成生物工程研究所。實驗過程中所用其余試劑均為市售分析純藥品。

1.2 實驗材料

紅鰭笛鯛幼魚，體長26.13～34.20 mm，體質量1.35～1.87 g，購自海南陵水縣新村鎮附近育苗場。養殖容器為500 L圓形玻璃鋼材質育苗桶，暫養7 d后，選取活潑健康幼魚進行實驗。實驗海水取自育苗場附近，經沉淀池沉淀和砂濾后待用。實驗期間海水pH值為7.6～7.8，鹽度為35‰～37‰，溫度為25.7～27.3℃。每天定時投喂飼料，待進食5 min后吸出底部食物殘渣，實驗過程中晝夜曝氧。

1.3 實驗方法

1.3.1 濃度設置

稱取適量HBCD，用無水乙醇溶解，配制成1 g· L-1的HBCD-乙醇儲備液，于4℃避光保存，實驗時根據需要將儲備液進行稀釋。參照急性毒性預實驗結果(96 h時10 mg·L-1濃度組實驗魚無死亡)，設置3個HBCD處理組(8.6 μg·L-1、43.0 μg·L-1和215 μg·L-1)，同時以乙醇溶液(V(乙醇)：V(水)=0.5‰)作為對照組進行96 h半靜水暴露實驗。實驗容器為100 L正方形玻璃缸，每個容器加入暴露溶液60 L，投放健康幼魚20尾。分別在實驗進行的24 h、48 h和96 h進行取樣測試。

1.3.2 生化指標測定

每組各取5尾魚，潔凈海水沖洗后置于冰盤內，快速解剖并取其腦組織，0.86%預冷生理鹽水淋洗并用濾紙擦干后，按1/10～1/5的比例(組織質量(g)/緩沖液體積(mL))用預冷的Tris-HCl緩沖液(0.01 mol·L-1Tris，0.25 mol·L-1蔗糖，0.1 mmol·L-1乙二胺四乙酸二鈉，pH 7.5)勻漿，4 000 r·min-1離心10 min后，立即取上清液進行蛋白質含量和相關指標的測定。各生化指標的測定方法和計算按照蛋白質試劑盒、SOD試劑盒、MDA試劑盒、GST試劑盒和AChE試劑盒(南京建成生物工程研究所)的使用說明操作。

1.3.3 綜合生物標志物響應指數評價

參照Beliaeff等的方法[13]對紅鰭笛鯛腦組織4種酶進行綜合生物標志物響應指數(integrated biomarker responses index,IBR)進行評價。該方法利用星狀圖表示每個站位(實驗組)上各生物標志物測定結果的賦值，通過計算星狀圖面積得到某站位(實驗組)的IBR值，以區分不同站位(實驗組)之間污染程度(脅迫程度)。IBR值進行污染水平劃分IBR值越大，表明生物所受影響越大。

1.3.4 數據分析

采用軟件SPSS 18.0對實驗結果進行one-way ANOVA方差分析，方差齊時直接采用LSD分析，不齊時采用Tamhanes's T2分析。統計結果用平均值±標準偏差(Mean±SD)表示，P<0.05認為具有顯著相關性，P<0.01認為具有極顯著相關性。

2 結果（Results）

2.1 HBCD溶液對紅鰭笛鯛腦組織幾種生物標志物的影響

HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織SOD酶活力的影響如圖1(a)所示。從圖中可見，HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織SOD活性有明顯的誘導作用：HBCD溶液暴露24 h后腦組織中SOD活力被極顯著性誘導(P<0.01)、SOD活性隨HBCD暴露濃度升高而增加，高濃度組SOD活性誘導率達38.3%；48 h時低、中濃度組腦組織SOD活性與對照組差別不大(P>0.05)，高濃度組SOD活性則被顯著性誘導(P<0.01)；隨HBCD暴露時間延長，96 h時各濃度組SOD活性均被極顯著性誘導(P<0.01)，誘導率范圍為37.8%～80.8%，且隨HBCD溶液濃度升高而活性降低。

圖1(b)為HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織MDA含量的影響。MDA含量的變化從圖中可以看出：相對于對照組，低濃度組MDA含量隨時間變化呈現“降低-恢復-升高”的變化規律，且受到的誘導或抑制作用均極顯著(P<0.01)；中濃度MDA含量在暴露的24 h顯著低于對照組(P<0.01)，之后隨暴露時間與對照組無顯著差異(P>0.05)；高濃度組MDA含量呈現先升高后降低的變化規律，與對照組比較差異性顯著(P<0.05)，其中48 h的誘導率最高、為54.5%。

圖1(c)為HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織GST活性的影響。從圖中可見：HBCD暴露初期對GST活性無顯著性影響(P>0.05)，各濃度組GST活性與對照組差別不大；隨HBCD暴露時間延長，96 h時GST活性均受到顯著的誘導作用(P<0.05)，低、中和高濃度組的誘導率分別為75.4%、124.9%和42.4%。

圖1 HBCD溶液對紅鰭笛鯛腦組織生物標志物的影響

圖2 HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織生物標志物的星狀圖和IBR值

HBCD溶液暴露對紅鰭笛鯛腦組織AChE活性的影響如圖1(d)所示。從圖中可以看出：暴露24 h后，HBCD低濃度組對腦組織AChE活性呈極顯著的誘導作用(P<0.01)，中、高濃度組則以顯著的抑制作用為主(P<0.01)；暴露時間延長至48 h后，低濃度組AChE活性降低并顯著低于對照組，中、高濃度組AChE活性升高并顯著高于對照組(P<0.01)；隨暴露時間延長至96 h，中、高濃度組AChE活性均降低并顯著低于對照組(P<0.01)。

2.2 紅鰭笛鯛腦組織生物標志物對HBCD脅迫的綜合響應

HBCD溶液紅鰭笛鯛腦組織生物標志物對HBCD溶液暴露的綜合響應如圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)所示。從中可見，暴露時間和暴露濃度對紅鰭笛鯛腦組織各生物標志物的得分有較大影響。HBCD溶液暴露24 h后，SOD、MDA、GST和AChE 4種生物標志物的最高分值分別出現在對照組、8.6 μg·L-1濃度組、對照組和43 μg·L-1濃度組；之后隨暴露時間延長至48 h，4種生物標志物的最高分值均出現在215 μg·L-1濃度組，分別為1.88、2.77、1.02和2.65；HBCD溶液暴露96 h后，4種生物標志物的最高分值出現濃度呈較大差異，SOD最高分值出現在8.6 μg·L-1濃度組、MDA出現在215 μg·L-1濃度組、GST和AChE均出現在43 μg·L-1濃度組。

圖2(d)為紅鰭笛鯛腦組織綜合生物標志物響應指數隨暴露時間和暴露濃度的變化規律。從IBR值隨暴露濃度的變化規律可以看出，IBR值與HBCD溶液濃度存在明顯的相關性，其最大值出現在暴露48 h的215 μg·L-1濃度組、為6.17，其次為96 h的43 μg·L-1濃度組、為2.30，對照組的IBR值較低、變化范圍為0.41～1.32。IBR值隨暴露時間也呈現明顯的變化規律，對照組和低濃度組的IBR值隨暴露時間延長變化不明顯，中濃度組IBR值呈升高的變化，高濃度組IBR值先升高后降低。根據IBR值可以判定，暴露24 h時HBCD對紅鰭笛鯛腦組織的脅迫效應不明顯，48 h時高濃度組的脅迫效應最大，96 h時中濃度組HBCD的脅迫效應最大。

3 討論（Discussion）

McCord等[14]發現超氧化物歧化酶(SOD)清除氧自由基的重要作用以來，活性氧(reactive oxygen species,ROS)傷害學說被廣泛用于生物體的抗逆生理學機制的研究。正常情況下，機體內自由基的產生與清除保持著動態平衡。但某些外源性化合物可使機體的氧化與抗氧化失衡，導致機體的氧化應激，自由基反應是污染物產生毒性效應的重要機理之一[15]。

魚類生理、生殖等重要行為是由神經及內分泌系統協調控制的，因此對魚類腦組織腦生理生化指標的研究將有助于了解HBCD對紅鰭笛鯛的毒性效應機制，腦組織AChE較早用于監測和評價水體中有機磷殺蟲劑的污染和毒性。本實驗中SOD活性和MDA含量的變化初步揭示了HBCD導致紅鰭笛鯛腦組織損傷過程中自由基產生的機理：HBCD溶液暴露24 h，外源化合物初期脅迫使得機體抗氧化酶SOD的活性顯著升高(P<0.01)，由于SOD對自由基的清除作用此時MDA含量明顯下降；隨著HBCD溶液暴露時間延長至48 h，高濃度組SOD活性受到誘導增加量不足以清除機體內自由基的產生，此時MDA含量顯著高于對照組(P<0.01)。這與吳艷娣等[16]對斑馬魚的研究結果相一致，他們發現低濃度組HBCD(0.1 mg·L-1)可誘導斑馬魚SOD活力顯著升高。類似的結果也出現在Zhang等[12]的實驗中，正常環境濃度水平(0.086～8.6 μg·L-1)的HBCD溶液對菲律賓蛤仔鰓和消化腺SOD、GST和GSH的影響主要表現為誘導效應，且隨著暴露濃度升高，抗氧化酶的活性也逐漸升高，呈明顯的劑量-效應關系。這些現象均表明，一般正常生理條件下，在污染物濃度較低或者脅迫時間較短時，生物體內的SOD活性得到誘導并與活性氧自由基結合，從而消除或減弱污染物誘導的氧化損傷。但隨著暴露時間延長，污染物對抗氧化系統的損害導致這種平衡遭受破壞，造成各種氧自由基的積累而引起毒害。王玲等[17]研究了HBCD對生長階段文昌魚幾種重要酶活性的影響，結果發現文昌魚在低濃度HBCD中時其ALP、ACP、SOD和CAT表現出一定的應激反應，當水體濃度HBCD增加時，其對應的ALP、ACP、SOD和CAT不同程度受到抑制，免疫下降，生長速度緩慢。本實驗中也可以觀察到，HBCD溶液暴露96 h時各濃度組SOD活性盡管仍顯著高于對照組(P<0.01)，但隨著濃度增加SOD活性呈下降趨勢，吳艷娣等[16]對斑馬魚的相關研究結果也發現高濃度組HBCD呈現明顯的抑制效應。在本實驗中還發現，盡管96 h時隨HBCD濃度升高SOD活性下降，中、高濃度組MDA含量則顯著低于對照組(P <0.05)，這反映了GST清除自由基的能力。GST的功能是催化GSH與親電子化合物反應，生成無毒性或毒性小的GSH硫結合物，或者催化有機過氧化物還原成相應的醇。張輝[18]的研究也發現，相對較低的HBCD暴露濃度(0.086～8.6 μg·L-1)可誘導菲律賓蛤仔鰓絲和消化盲囊組織中GST活性顯著升高，并推斷GST活性出現的短暫峰值可能是脂質過氧化和DNA損傷的結果。本實驗結果也進一步揭示了生物體通過調節相關酶的合成，可有效適應環境脅迫引起的氧化損傷等代謝變化。

AChE廣泛存在脊椎動物和無脊椎動物體內，在生物體的神經沖動傳遞過程中起重要作用，一直被廣泛用作監測環境中有機磷農藥、重金屬和有機物污染的特異敏感性方法，并在海洋污染監測中得到了廣泛應用[9,19]。一般認為，20%以上的AChE抑制證明暴露作用的存在，50%以上的AChE抑制表明對生物的生存有危害。如Pereira等[20]觀察了硫丹對斑馬魚的毒性暴露情況，結果發現濃度2.4 g· L-1的硫丹染毒96 h后，斑馬魚腦AChE活性抑制率可達40%左右，并能損害魚的神經運動控制能力，如減少線形交匯點、游動距離、平均游速和身體轉角，表現出明顯的毒性效應。在本研究發現，24 h、48 h和96 h時AChE活性最高抑制率分別為25.5%、25.7%和28.1%，表明了HBCD暴露作用的存在。但48 h時中、高濃度組AChE活性都有顯著上升，誘導率分別為11.3%和67.9%，這種現象的產生可能是特定濃度的HBCD激發了AChE的合成，從而促使其含量明顯上升[21]。王雅靜[22]研究HBCD對黑點青鳉仔魚神經系統和運動影響的實驗中發現，0.2～20 nmol·L-1濃度的HBCD暴露15 d后，青鳉仔魚AChE活性在各暴露組分別升高0.15、0.17和0.17倍。筆者曾研究TBTCl對紅鰭笛鯛腦組織AChE活性影響，結果發現低濃度組TBTCl對紅鰭笛鯛腦組織AChE活性有明顯的抑制作用，而高濃度AChE活性表現為先被促進后被抑制的變化趨勢[9]，與本研究結果類似。上述研究結果也進一步提示我們，在研究中應嘗試將多種酶(如SOD、GST等)與AChE聯合作為生物標志物的進行污染脅迫的特異性監測，以使實驗結果更具準確性和可靠性。

生物標志物是環境污染物篩選和監測的一種頗有前景的工具，但如何將其變化特征與污染物對生物的實際毒性聯系起來是一個長期未能很好解決的問題。如不同個體、不同污染物種類、不同濃度和暴露時間均可影響生物標志物的劑量-效應關系[23]。此外，特別是應用單一生物標志物對水體進行實際監測時，受試組織體形和生長期等生命性參數以及溫度、鹽度、pH值等環境參數的差異也不能忽略，有時外界條件對酶的影響會超過污染物本身的抑制力[23]。為了更好地滿足某一海域環境質量綜合評價的需要，Beliaeff等[13]于2002年建立了綜合生物標志物響應指數，該方法即可用于野外研究中，也可用于室內試驗。野外研究中IBR值可以識別不同地點、不同采樣時期的污染水平；室內試驗中，IBR可用于定量評價某種污染物對生物的毒理影響。本研究中根據SOD、MDA、GST和AChE的測定值，計算了各暴露組在不同暴露時間的IBR值并繪制了IBR星狀圖。從星狀圖的變化可以看出，IBR值與污染物濃度存在明顯的正相關，48 h時4種生物標志物的最高分值均出現在高濃度組(215 μg·L-1)；96 h時各生物標志物的分值情況分別為SOD最高值(1.32)出現在8.6 μg·L-1濃度組、MDA(0.96)出現在215 μg ·L-1濃度組、GST(2.95)和AChE(1.17)均出現在43 μg·L-1濃度組，從而也可以判斷出4種生物標志物對HBCD脅迫的敏感性分別為SOD>GST>AChE> MDA。從IBR值隨暴露時間和濃度的變化規律同樣可以看出，IBR值與HBCD溶液濃度和暴露時間均存在相關性，從濃度看48 h高濃度組的脅迫效應最顯著，96 h時中濃度組的脅迫效應最明顯；從時間看對照組和低濃度組的IBR值隨暴露時間延長變化不明顯，中濃度組IBR值呈升高的變化，高濃度組IBR值先升高后降低。經過比較發現，上述星狀圖和IBR值的變化與SOD和AChE酶活的變化規律也具有較好的一致性，表明了IBR評價方法的可信性。Beliaeff等[13]利用紫貽貝鰓GST、AChE和消化腺GST、CAT幾種生物標志物實測結果，采用綜合生物標志物相應指數計算IBR值，可清晰地將不同站位的PAH和PCB污染程度的時空差異分辨開來。蔣玫等[24]在實驗室條件下研究了0#柴油和平湖原油脅迫下的縊蟶體內典型抗氧化酶SOD、CAT、GST和POD的變化規律，并基于綜合生物標志物相應指數評價了IBR數值，結果發現IBR數值顯示出高濃度0#柴油能夠引起最為顯著的生物效應變化，且0#柴油生物毒性大于平湖原油生物毒性，這一結論與賈曉平等[25]和黃南建等[26]得出的0#柴油毒性高于原油的實驗結果相一致。上述研究均表明IBR作為多生物標志物的綜合評價指數，在評價環境污染逆境的指示因子及生態風險方面具有較好的生態學意義。

（References）：

[1] Covaci A,Gerecke A C,Law R J,et al.Hexabromocyclododecanes(HBCDs)in the environment and humans: A review[J].Environmental Science&Technology, 2006,40(12):3679-3688

[2] Alaee M,Arias P,Sj?din A,et al.An overview of commercially used brominated flame retardants,their applications,their use patterns in different countries/regions and possible modes of release[J].Environment International, 2003,29(6):683-689

[3] Petersen M,Hamm S,Sch?fer A,et al.Comparative GC/ MS and LC/MS detection of hexabromocyclododecane (HBCD)in soil and water samples[J].Organohalogen Compound,2004,66:224-231

[4] Tanabe S.Temporal trends of brominated flame retardants in coastal waters of Japan and South China:Retrospective monitoring study using archived samples from es-Bank, Ehime University,Japan[J].Marine Pollution Bulletin, 2008,57(6):267-274

[5] Xian Q M,Ramu K,Isobe T,et al.Levels and body distribution of polybrominated diphenyl ethers(PBDEs)and hexabromocyclododecanes(HBCDs)in freshwater fishes from the Yangtze River,China[J].Chemosphere,2008, 71(2):268-276

[6] Yu Z Q,Peng P A,Sheng G Y,et al.Determination ofhexabromocyclododecane diastereoisomers in air and soil by liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2008,1190 (1):74-79

[7] Song S B,Xu Y,Zhou B S.Effects of hexachlorobenzene on antioxidant status of liver and brain of common carp (Cyprinus carpio)[J].Chemosphere,2006,65(4):699-706

[8] 張林寶,吳惠豐,孫偉,等.菲律賓蛤仔對鎘,銅暴露的蓄積作用及其抗氧化酶系統的響應研究[J].南方水產科學,2013,9(5):64-70

Zhang L B,Wu H F,Sun W,et al.Bioaccumulation and antioxidant responses in Manila clam(Ruditapes philippinarum)under cadmium and copper exposure[J].South China Fisheries Science,2013,9(5):64-70(in Chinese)

[9] 陳海剛,蔡文貴,秦潔芳,等.三丁基氯化錫對紅鰭笛鯛的急性毒性及不同組織生化指標的影響[J].生態毒理學報,2011,6(5):532-538

Chen H G,Cai W G,Qin J F,et al.Acute toxicity and biochemical effect of tributyltin chloride on juvenile crimson snapper(Lutjanus erythopterus)[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2011,6(5):532-538(in Chinese)

[10] 楊濤,陳海剛,蔡文貴,等.菲脅迫對紅鰭笛鯛急,慢性毒性效應的研究[J].水產學報,2011,35(2):298-304

Yang T,Chen H G,Cai W G,et al.Acute and chronic toxicity effects of phenanthrene in seawater on crimson snapper(Lutianus erythropterus)[J].Journal of Fisheries of China,2011,35(2):298-304(in Chinese)

[11] 劉園園,冀秀玲,沈群輝,等.六溴環十二烷及其復合污染腦發育期暴露對大鼠甲狀腺激素代謝過程的影響[J].生態環境學報,2012,21(9):1614-1619

Liu Y Y,Ji X L,Shen Q H,et al.Disrupting effects of hexabromocyclododecane(HBCD)and its complex compounds on rat thyroid hormone metabolism after developmental exposure[J].Ecology and Environmental Sciences,2012,21(9):1614-1619(in Chinese)

[12] Zhang H,Pan L Q,Tao Y X.Antioxidant responses in clamVenerupis philippinarumexposed to environmental pollutant hexabromocyclododecane[J].Environmental Science and Pollution Research,2014,21(13):8206-8215

[13] Beliaeff B,Burgeot T.Integrated biomarker response:A useful tool for ecological risk assessment[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2002,21(6):1316-1322

[14] McCord J M,Fridovich I.Superoxide dismutase an enzymic function for erythrocuprein(hemocuprein)[J].Journal of Biological Chemistry,1969,244(22):6049-6055

[15] 安鑫龍,周啟星.有毒污染物對生物體的毒性效應與自由基反應[J].生物學通報,2006,41(2):1-3

An X L,Zhou Q X.Toxic effects and free radical reaction of toxic pollutants on living organisms[J].Bulletin of Biological,2006,41(2):1-3(in Chinese)

[16] 吳艷娣.幾種典型持久性有機污染物對斑馬魚胚胎發育的毒性效應研究[D].武漢:華中農業大學,2008:42-46

Wu Y D.Study on the toxicity of several typical POPs exposed to zebrafish(Danio rerio)embryos[D].Wuhan: Huazhong Agricultural University,2008:42-46(in Chinese)

[17] 王玲,鄭明剛,仝艷麗,等.六溴環十二烷(hexabromocyclododecane,HBCD)暴露對生長階段文昌魚的毒性及其幾種重要酶活性的影響[J].環境科學學報,2011,31 (5):1086-1091

Wang L,Zheng M G,Tong Y L,et al.Effect of immune-related enzymes in amphioxus exposed to waterborne hexabromocyclododecane(HBCD)[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2011,31(5):1086-1091(in Chinese)

[18] 張輝.六溴環十二烷(HBCD)和菲(PHE)對菲律賓蛤仔毒性效應與污染檢測技術的研究[D].青島:中國海洋大學,2013:31-37

Zhang H.Study on toxicity assessment and detection technology of hexabromocyclododecane and phenanthrene on Venerupis philippinarum[D].Qingdao:Ocean University of China,2013:31-37(in Chinese)

[19] Payne J F,Mathieu A,Melvin W,et al.Acetylcholinesterase,an old biomarker with a new future?Field trials in association with two urban rivers and a paper mill in Newfound land[J].Marine Pollution Bulletin,1996,32(2): 225-231

[20] Pereira V M,Bortolotto J W,Kist L W,et al.Endosulfan exposure inhibits brain AChE activity and impairs swimming performance in adult zebrafish(Danio rerio)[J]. Neurotoxicology,2012,33(3):469-475

[21] Morgan M J,Fancey L L,Kiceniuk J W.Response and recovery of brain acetylcholinesterase activity in Atlantic salmon(Salmo salar)exposed to fenitrothion[J].Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences,1990,47(9): 1652-1654

[22] 王雅靜.六溴環十二烷(HBCD)對黑點青鳉仔魚神經系統和運動影響的研究[D].廈門:廈門大學,2014:45-48

Wang Y J.Effects of hexabromocyclododecane on nervous system and movement ability ofOryzias melastigma larvae[D].Xiamen:Xiamen University,2014:45-48(in Chinese)

[23] 崔靜,陸光華.乙酰膽堿酯酶作為水體中殺蟲劑污染生物標志物的評價與展望[J].現代生物醫學進展, 2009,9(7):1384-1386

Cui J,Lu G H.Evaluation and prospect on acetylcholinesterase(AChE)as a biomarker of pesticides pollution in water body[J].Progress in Modern Biomedicine,2009,9 (7):1384-1386(in Chinese)

[24] 蔣玫,李磊,沈新強,等.基于綜合生物標志物響應指數評價0#柴油和平湖原油脅迫下的縊蟶(Sinonovacula constricta)毒性效應[J].環境科學學報,2015,35(4): 1174-1182

Jiang M,Li L,Shen X Q,et al.Investigation of toxic effects of No.0 fuel oil and Pinghu crude oil onSinonovacula constrictaby using integrated biomarker responses [J].Acta Scientiae Circumstantiae,2015,35(4):1174-1182(in Chinese)

[25] 賈曉平,林欽,蔡文貴,等.原油和燃油對南海重要海水增養殖生物的急性毒性試驗[J].水產學報,2000,24 (1):32-36

Jia X P,Lin Q,Cai W G,et al.Toxicity of crude oil and fuel oils to important mariculture and multiplication organisms of South China Sea[J].Journal of Fisheries of China,2000,24(1):32-36(in Chinese)

[26] 黃南建,陳海剛,張林寶,等.南海LH原油和0#柴油對3種海水增養殖生物的急性毒性研究[J].南方水產科學,2015,11(2):72-78

Huang N J,Chen H G,Zhang L B,et al.Acute toxicity of South China Sea LH crude oil and NO.0 diesel to three mariculture and multiplication organisms[J].South China Fisheries Science,2015,11(2):72-78(in Chinese)◆

Evaluation on Effects of Hexabromocyclododecane on Acetylcholinesterase and Oxidative Stress in the Brain of Juvenile Crimson Snapper（Lutjanus erythopterus）

Chen Haigang,Gong Xiuyu,Zhang Zhe,Ma Shengwei,Zhang Linbao,Hu Ying,Cai Wengui,Jia Xiaoping*

South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Key Laboratory of Fishery Ecology Environment, Guangdong Province,Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation&Utilization,Ministry of Agriculture,Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources&Environments,Ministry of Agriculture,Guangzhou 510300,China

19 August 2015 accepted 30 September 2015

Hexabromocyclododecane(C12H18Br6,HBCD)has recently become the priority pollutant and the high production volume chemical due to its persistence in environment.In this study,we evaluated the potential oxidative damage and neurotoxicity of different concentrations of HBCD solutions(8.6 μg·L-1,43.0 μg·L-1and 215 μg ·L-1)on brain tissues of juvenile crimson snapper(Lutjanus erythopterus).Both nonspecific biomarkers,including SOD,GST and MDA,and specific biomarkers(e.g.,AChE)were selected.The stress level and toxic effects of HBCD were also evaluated using the integrated biomarker responses index(IBR).We found that the effects of HBCD on SOD and GST activities of brain tissues were different.SOD activities were positively related with the HBCD concentration during the early exposure period,but negatively related under prolonged exposure time.MDA contents and AChE activities were induced or inhibited after adding HBCD and the effects were dose-dependent.For low-dose groups,MDA contents dropped significantly at first and then increased significantly,while AChE activities showed the opposite process.For medium-dose groups,both MDA contents and AChE activities were induced. For high-dose groups,MDA contents increased significantly at first and then dropped significantly,while AChE activities showed the opposite process.The IBR analysis showed that the stress sensitivity of four kinds of biomarkers to HBCD solutions was ranked as:SOD>GST>AChE>MDA.The stress effects under medium and high concentrations were much stronger than those under other concentrations.

hexabromocyclododecane;Lutjanus erythopterus;acetylcholinesterase;oxidative stress;integrated biomarker responses index(IBR)

2015-08-19 錄用日期：2015-09-30

1673-5897（2016）3-243-08

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150819002

簡介：賈曉平(1949—)，男，研究員，主要研究方向為海洋漁業資源與漁業生態環境，出版專著10部、論文100余篇。

中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金項目(2014TS11，2015TS01，2013YD07)，廣東省漁業生態環境重點實驗室開放基金課題(GDKL2012001)，農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室開放基金課題(LSF2011-06)

陳海剛(1980-)，男，博士，副研究員，研究方向為漁業環境污染機理與保護，E-mail:hgchenes@163.com

*通訊作者（Corresponding author），E-mail:jxp60@tom.com