鎘對背角無齒蚌外套膜細胞凋亡相關酶活性和細胞結構的影響

李涌泉，楊惠珍，任玉娟，吳 昊，井維鑫，王 蘭

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

鎘對背角無齒蚌外套膜細胞凋亡相關酶活性和細胞結構的影響

李涌泉，楊惠珍，任玉娟，吳 昊，井維鑫，王 蘭

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

應用酶學和組織顯微技術，研究了鎘（Cd）對背角無齒蚌（Anodonta woodiana）外套膜組織中細胞凋亡相關酶Caspase-3，8，9活性、H2O2含量和組織細胞超微結構的影響。結果顯示，與對照組相比，隨著Cd質量濃度的增加，外套膜Caspase-3活性表現為先降低后顯著升高的趨勢（P＜0.05）；Caspase-8活性呈現逐漸升高，差異顯著（P＜0.05）；Caspase-9活性在低質量濃度和高質量濃度組顯著降低，但中高質量濃度組顯著升高（P＜0.05）。隨著Cd質量濃度的增加，外套膜中H2O2含量呈現逐漸增高的趨勢，差異顯著（P＜0.05）。當Cd質量濃度為16.86 mg/L時，外套膜組織細胞結構的變化明顯；細胞核染色質不規則凝聚、固縮和邊集，核膜破裂；線粒體腫脹、嵴數量減少、空泡化比較嚴重；微絨毛排列雜亂、大部分斷裂并且空泡化嚴重。當Cd質量濃度為67.45 mg/L時，外套膜組織細胞損傷更加明顯；染色質大部分凝聚、固縮和邊集，核膜嚴重腫脹并破裂；粗面內質網板層狀結構解體后形成許多大小不同的小泡。研究表明，外套膜在酶活性和組織細胞結構上對鎘的反應較快且更具規律性，而且具有明顯的劑量效應關系。

背角無齒蚌；外套膜；半胱氨酸蛋白酶；細胞結構；鎘

雙殼貝類分布廣泛、活動范圍局限、對多種污染物具有一定的耐受性，其非常適合反映水體環境和底泥中重金屬的污染狀況[13-15]，是理想的污染物指示生物。背角無齒蚌（Anodonta woodiana）廣泛分布于我國淡水水域中，作為“淡水貝類觀察體系”的指示生物[16]，直接受到水域和底泥中重金屬的污染，可以有效地反映水域重金屬污染的狀況[17-18]。目前，已經開展了關于背角無齒蚌生態和代謝生理[19]、重金屬蓄積和元素分布[20-21]、礦質元素和氨基酸含量[22]、機體抗氧化系統酶活性[23]等方面的研究工作。

本試驗就鎘對背角無齒蚌外套膜的細胞凋亡相關酶和組織超微結構的影響進行了研究，旨在闡明鎘對背角無齒蚌的毒性影響程度，為進一步篩選適合淡水水域重金屬污染和評價的指示生物提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗動物

背角無齒蚌（簡稱“河蚌”）購自太原市五龍口水產品批發市場，置實驗室水族箱（50 cm×30 cm× 30 cm）中養殖14 d后備用。期間每隔3 d換水一次，隔1d喂食一次。養殖用水曝氣48h，水溫為（20± 2）℃，pH值為7.5±0.3，溶氧量為（8±1）mg/L。

1.2 試驗設計

根據Cd對河蚌96h的LC50（134.9mg/L）的1/2，1/4，1/8，1/16，設置了8.43，16.86，33.72，67.45 mg/L共4個染毒組，同時設置一個對照組，處理時間96 h。選擇個體大小基本一致的個體（體質量為（48.0±4.0）g，殼長為（6.8±0.3）cm）置處理缸（50 cm×35 cm×20 cm）中，每缸10只。處理期間不喂食、不換水，定時檢查蚌體存活情況。

1.3 試劑及儀器

3.1 VBAC形成的背景 疤痕子宮患者再次妊娠是選用陰道分娩還是選用剖宮產，一直是一個爭議的話題。傳統意見[12]認為“一次剖宮產，永遠剖宮產”，而選擇陰道分娩方式風險極大；傳統醫療條件比較差，疤痕子宮患者再次妊娠分娩時容易出現子宮破裂現象，因此大部分產婦通常選擇剖宮產方式進行分娩。然而隨著產科醫生操作水平的不斷提高，當代產科技術的不斷進步，手術、抗菌藥物與麻醉技術不斷更新，使子宮切口得到明顯改善，疤痕子宮患者再次妊娠采用陰道分娩的子宮破裂率并未增加。

試劑：氯化鎘（CdCl2·2.5H2O）、氯化鈉（NaCl），均為分析純；Caspase-3，8，9活性及蛋白質含量測定試劑盒，購于碧云天生物技術研究所。H2O2含量測定試劑盒，購于南京建成生物研究所。

儀器設備：多功能酶標儀（MD SpectraMax M5）、透射電子顯微鏡（JEM-1011）、冷凍離心機（Eppendorf5804R）、樣品處理制備系統（MP Fastprep-24）。

1.4 樣品制備及酶活性和超微結構的測定方法

Cd（0，8.43，16.86，33.72，67.45 mg/L）處理96 h后，活體解剖河蚌取外套膜，濾紙吸凈表面水分，稱量后置－80℃冰箱中備用。試驗時取約25 mg組織，加入250 μL裂解液后勻漿，按照Caspase-3，8，9活性、H2O2含量試劑盒說明書實驗步驟操作。蛋白含量測定采用Bradford方法，并按照蛋白質含量測定試劑盒說明書實驗步驟操作。

Cd（0，16.86，67.45 mg/L）處理96 h后，取河蚌解剖取外套膜，濾紙吸凈表面水分后取3～5塊組織塊（約1 mm3），置于2%戊二醛（體積分數）中固定2 h，二甲胂酸鈉緩沖液沖洗2次，再用1%鋨酸（體積分數）固定。乙醇和丙酮梯度脫水，Epon618環氧樹脂包埋，超薄切片機切片（切片厚度為50～70 nm），醋酸鈾-檸檬酸鉛雙重染色，透射電鏡觀察并拍照。

1.5 數據處理

試驗結果所得數據采用SPSS 15.0軟件包的單因素方差分析（One-Way ANOVA）進行處理分析；顯著性檢驗通過LSD法進行比較；所得結果均為平均值±標準差（mean±SD）；*表示P＜0.05下顯著差異。

2 結果與分析

2.1 鎘脅迫對背角無齒蚌外套膜Caspase-3，8，9活性及H2O2含量的影響

圖1-a結果顯示，與對照組相比，隨著Cd質量濃度的升高，外套膜中Caspase-3活性呈現出低質量濃度Cd脅迫下顯著降低（8.43 mg/L，P＜0.05），中高質量濃度Cd下活性逐漸升高（33.72 mg/L，P＜0.05），高質量濃度Cd下活性回落（67.45 mg/L）。當Cd質量濃度為33.72 mg/L時，Caspase-3活性達到最大值。

從圖1-b可以看出，隨著Cd質量濃度的升高，外套膜中Caspase-8活性顯現出在中高質量濃度Cd下逐漸增高的趨勢，與對照組相比增高顯著（16.86，33.72，67.45 mg/L，P＜0.05）。當Cd質量濃度為67.45 mg/L時，Caspase-8活性達到最大值。

由圖1-c可知，與對照組相比，隨著Cd質量濃度的升高，外套膜中Caspase-9活性在低質量濃度和高質量濃度Cd下顯著下降（8.43，67.45 mg/L，P＜0.05），中高質量濃度Cd下活性顯著升高（16.86，33.72 mg/L，P＜0.05）。當Cd質量濃度為33.72 mg/L時，Caspase-9活性達到最大值。

圖1-d結果顯示，隨著Cd質量濃度的升高，外套膜中H2O2含量呈逐漸增高的趨勢，與對照組相比差異顯著（P＜0.05）。當Cd質量濃度67.45 mg/L時，H2O2含量達到最大值。

2.2 鎘對背角無齒蚌外套膜組織細胞亞顯微結構 的影響

從圖2-A～C可以看出，對照組外套膜組織細胞結構清晰完整，細胞表面微絨毛豐富且排列規則；細胞核結構完整，近圓形或卵圓形，核膜清晰規則，染色質分布均勻；線粒體呈圓形或橢圓形，形態正常，嵴豐富且規則排列；高爾基體和內質網形態正常。

從圖2-D～E可以看出，16.82 mg/L Cd處理96 h后，對外套膜組織細胞結構影響較大；細胞體積縮小，細胞內空泡化嚴重；細胞表面微絨毛排列不整齊，空泡化嚴重，大部分脫落并逐漸減少和消失；細胞核形狀不規則，核膜腫脹內陷并有破裂現象，染色質致密濃縮并呈新月形或戒指狀邊集結于核膜上，部分染色質出芽形成指狀結構；線粒體形態異常，部分線粒體嵴數量減少且排列不整齊，腫脹變形且空泡化比較嚴重；核周圍出現大量溶酶體，并有增大現象，內含很多沉積物。

圖2-F～G結果顯示，67.45 mg/L Cd處理96 h后，外套膜組織細胞結構損傷嚴重，細胞形態畸形，細胞膜消失，細胞內空泡化非常嚴重；細胞核形態嚴重變形，核膜水腫嚴重、折疊內陷并破裂，染色質嚴重濃縮并靠近核膜、出芽裂解成核碎片，形成凋亡小體；線粒體嵴模糊并消失，腫脹且空泡化嚴重；板層狀結構粗面內質網解體，形成許多大小不同的小泡，表面附著核糖體；大部分細胞器消失，細胞內容物外泄。

3 討論

半胱氨酸蛋白酶（Caspase）家族是一組特異性切割天冬氨酸的蛋白酶，在細胞凋亡進程中發揮著至關重要的作用，是細胞凋亡通路的匯聚點和執行凋亡的最終途徑。Caspase在細胞凋亡過程中扮演著2類角色，一類為起始者Caspase，在細胞凋亡早期被活化后發揮作用；另一類為執行者Caspase，在細胞凋亡后期被活化后起凋亡執行作用[24]。Caspase-8和Caspase-9屬于起始者Caspase，而Caspase-3屬于執行者Caspase。Caspase-3是細胞凋亡過程中最主要的執行者Caspase，在細胞凋亡網絡中居于中心位置[25]。通常情況下，Caspase-3以無活性酶原形式分布于細胞質和線粒體基質中，可以被Caspase-8和Caspase-9通過凋亡信號轉導通路而激活。Caspase-3被活化后，隨即觸發下游細胞凋亡鏈式反應，使細胞凋亡不可避免發生[26]。

有研究表明，在Cd誘導發生的細胞凋亡過程中，Caspase-3是關鍵的細胞凋亡效應分子[27]。典型環境污染物與生物脅迫課題組前期研究顯示，Cd可以顯著誘導河南華溪蟹鰓和肝胰腺組織中Caspase-3活性[11，28]。本研究結果顯示，外套膜中Caspase-3活性在低質量濃度Cd（8.43 mg/L）處理后顯著降低；中質量濃度Cd（33.72 mg/L）處理后活性顯著升高，Caspase-3活性在一定Cd質量濃度范圍內呈現出了明顯的劑量-效應關系。這與河南華溪蟹鰓和肝胰腺組織中Caspase-3活性的變化規律有相同之處，也有區別性。

細胞凋亡經典的途徑有2條，分別為細胞表面死亡受體途徑和線粒體引發途徑[29]。Caspase-8在細胞表面死亡受體途徑中起到至關重要的作用，Caspase-8酶原前體通過細胞膜死亡受體作用，自我水解活化形成活化態Caspase-8，隨即激活Caspase-3觸發細胞凋亡發生[30]。Caspase-9在Caspase依賴性線粒體引發凋亡途徑中發揮中心作用，細胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）及Caspase-9前體形成凋亡體，隨即Caspase-9前體自剪切活化后激活Caspase-3觸發細胞凋亡發生[31-32]。本試驗結果表明，外套膜中Caspase-9活性在低質量濃度和高質量濃度Cd（8.43，67.45 mg/L）下顯著下降；中高質量濃度Cd（16.86，33.72 mg/L）下活性顯著升高，變化規律與Caspase-3活性基本保持一致。有研究表明，在Cd致小鼠肝臟組織細胞凋亡和Cd致河南華溪蟹肝胰腺組織細胞凋亡中，Caspase-9和Caspase-3活性變化表現出了高度的一致性[11，33]，本試驗結果與之相似。揭示Cd致河蚌外套膜組織細胞凋亡途徑可能是通過線粒體引發途徑實現的。在中、高質量濃度Cd處理組，與對照組相比，外套膜中Caspase-8活性呈現出逐步顯著增高的趨勢，這與前者的研究結果不同，顯示了物種的差異性。

有研究表明，Cd誘導引起的細胞凋亡與氧化損傷密切相關[34]，ROS在細胞凋亡早期發揮一定的作用，并可引起線粒體膜電位去極化[35-36]。其中，H2O2可以促使T淋巴細胞中細胞色素C釋放和激活Caspase酶原而引發細胞凋亡[35]，誘導細胞凋亡因子Fas和FasL在腸上皮細胞中的表達，以觸發細胞凋亡[37]。本試驗結果顯示，外套膜中H2O2含量隨Cd質量濃度的增加而呈現出逐步顯著增高的趨勢，這與Cd致河南華溪蟹鰓組織中H2O2含量的變化規律相似[26]。同時，生物有機體為了拮抗氧化脅迫，會通過過量表達抗氧化酶來降低氧化損傷。有研究也證實，Cd在96 h可以顯著誘導河蚌外套膜中SOD，CAT和GPX活性以應對氧化損傷，以消除組織中過量的H2O2[38]。

Caspase酶原被激活后，尤其是Caspase-3活化后可以通過酶解細胞凋亡抑制因子，裂解細胞外基質和細胞骨架及蛋白，酶解遺傳物質修復因子，從而使細胞功能和形態發生一定的變化，包括細胞體積縮小，細胞質固縮，細胞器變形消失，細胞之間裂解分離，染色質凝聚及核碎裂等[39]。本試驗結果表明，Cd在一定質量濃度范圍內激活了Caspase酶活性，同時，致使外套膜組織細胞結構發生了不同程度的變化，表現出了細胞凋亡的細胞形態特征；細胞體積縮小，細胞內空泡化嚴重；微絨毛脫落消失；核膜水腫并折疊內陷，染色質嚴重濃縮并出芽裂解；線粒體嵴模糊并腫脹，空泡化嚴重。與已有的研究結果相似[11，28]。

Cd誘導的細胞凋亡包括Caspase依賴型[36]和Caspase非依賴型途徑[40]，有研究顯示，Cd致使有機體產生氧化損傷后，產生過量的ROS，在激活Caspase酶活性的同時也表現出了典型的細胞凋亡特征[41]。本試驗結果表明，Cd促使外套膜組織中H2O2顯著增加，Caspase-3，Caspase-8和Caspase-9活性在一定程度上也顯著升高，并表現了細胞凋亡的細胞形態特征。也有研究發現，H2O2可以通過Caspase依賴型途徑促使細胞凋亡發生[35]。雖然，Cd不能直接導致有機體組織氧化損傷和細胞凋亡，但是Cd可以通過誘導的ROS-caspase級聯反應-細胞凋亡信號通路觸發凋亡[26]。因此，推測Cd處理河蚌后，Caspase依賴型途徑觸發的凋亡發生于河蚌外套膜組織中。H2O2作為活性氧自由基，一方面加重了外套膜組織的氧化損傷；另一方面可以作為信號分子激活Caspase酶活性并觸發細胞凋亡。

綜上所述，在Cd急性處理河蚌96 h后，外套膜受到氧化脅迫以后，產生大量的活性氧H2O2，并引發Caspase-3，Caspase-8和Caspase-9活性在一定程度顯著升高，觸發組織細胞發生凋亡，并表現出典型的細胞凋亡形態特征。同時，推測Cd致河蚌外套膜組織細胞凋亡可能是通過線粒體引發途徑實現的，Cd可以通過誘導ROS引起caspase級聯反應后觸發細胞凋亡。至于更詳細的凋亡機制，仍需要后續進一步深入研究。

［1］Campbell P G C.Cadmium-a priority pollutant[J].Environmental Chemistry，2006，3（6）：387-388.

［2］Burger J.Assessment and management of risk to wildlife from cadmium[J].Science ofthe Total Environment，2008，389（1）：37-45.

［3］Kalman J，Riba I，Del-Valls T A，et al.Comparative toxicity of cadmium in the commercial fish species Sparus aurata and Solea senegalensis[J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2010，73（3）：306-311.

［4］Roesijadi G，Robinson W.Metal regulation in aquatic animals：mechanisms of uptake，accumulation and release[M]//Malins D C，Ostrander G K.Aquatic Toxicology-Molecular，Biochemical and Cellular Perspectives.London：Lewis Publishers，1994：387-420.

［5］Bertin G，Averbeck D.Cadmium:cellular effects，modifications of biomolecules，modulation of DNA repair and genotoxic consequences[J].Biochimie，2006，88（11）：1549-1559.

［6］Levesgue H M，Dorval J，Hontela A，et al.Hormonal，morphological，and physiological responses of yellow perch（Perca flavescens）to chronic environmental mental exposures[J].Journal ofToxicologyand Environmental Health，2003，66（7）：657-676.

［7］張海棠，劉璽，劉耀東，等.動物性食品鎘離子污染及其毒性作用[J].山西農業科學，2008，36（12）：123-126.

［8］宇克莉，孟慶敏，鄒金華.鎘對玉米幼苗生長、葉綠素含量及細胞超微結構的影響[J].華北農學報，2010，25（3）：118-123.

［9］Wang L，Xu T，Lei W W，et al.Cadmium-induced oxidative stress and apoptotic changes in the testis of freshwater crab，Sinopotamon henanense[J].PLoS ONE，2011，6（11）：e27853.doi:10.1371/journal.pone.0027853.

［10］Cao L，Huang W，Shan X J，et al.Tissue-specific accumulation of cadmium and its effects on antioxidative responses in Japanese flounder juveniles[J].Environmental Toxicologyand Pharmacology，2012，33（1）：16-25.

［11］Liu D M，Yan B，Yang J，et al.Mitochondrial pathway of apoptosis in the hepatopancreas of the freshwater crab Sinopotamon yangtsekiense exposed tocadmium[J].Aquat Toxicol，2011，105（3/4）：394-402.

［12］Filipi? M.Mechanisms of cadmium induced genomic instability[J]. Mutation Research，2012，733（1/2）：69-77.

［13］Viarengo A，Lowe D，Bolognesi C，et al.The use of biomarkers in biomonitoring:A 2-tier approach assessing the level of pollutantinduced stress syndrome in sentinel organisms[J].Comp BiochemPhysiol CToxicol Pharmacol，2007，146（3）：281-300.

［14］Pellerin J，Amiard J C.Comparison of bioaccumulation of metals and induction of metallothioneins in two marine bivalves（Mytilus edulis and Mya arenaria）[J].Comparative Biochemistryand Physiology，2009，150（2）：186-195.

［15］潘魯青，劉娜，王靜.櫛孔扇貝在B[a]P脅迫下生物標志物篩選的研究[J].水生生物學報，2012，36（2）：1-8.

［16］Yang J，Harino H，Liu H，et al.Monitoring the organotin contamination in the Taihu Lake of China by Bivalve mussel Anodonta woodiana[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2008，81（2）：164-168.

［17］Liu H，Yang J，Gan J.Trace element accumulation in bivalve mussels Anodonta woodiana from Taihu lake，China[J].Archives of EnvironmentalContamination and Toxicology，2010，59（4）：593-601.

［19］溫曉蔓，孫陸宇，禹娜，等.溫度和鹽度對背角無齒蚌（Anodonta woodiana）代謝的影響[J].復旦學報：自然科學版，2011，50（5）：632-639.

［20］Li YQ，YangH Z，Liu N，et al.Cadmiumaccumulation and metallothionein biosynthesis in cadmium-treated freshwater mussel Anodonta woodiana[J].PLoS ONE，2015，10（2）：e0117037.doi: 10.1371/journal.pone.0117037.

［21］李威，楊健，陳修報，等.背角無齒蚌組織中的元素分布研究[J].農業環境科學學報，2010，29（3）：597-603.

［22］馬明碩，陳修報，蘇彥平，等.野生和養殖背角無齒蚌礦質元素和氨基酸含量的特征分析 [J].食品科學，2012，33（8）：142-145.

［23］楊惠珍，劉娜，李涌泉，等.鎘對背角無齒蚌主要組織谷胱甘肽含量和相關酶活性的影響 [J].農業環境科學學報，2015，34（1）：15-21.

［24］馮驍，田聆，黃倩.Caspase-3基因表達調控研究進展[J].生命科學，2014，26（9）：936-942.

［25］Joseph E K，Levine J D.Caspase signalling in neuropathic and inflammatory pain in the rat[J].Eur J Neurosci，2004，20（11）：2896-2902.

［26］Choudhary G S，Al-Harbi S，Almasan A.Caspase-3 activation is a critical determinant of genotoxic stress induced apoptosis[J].Methods Mol Biol，2015，1219：1-9.

［27］ Nicholson D W.Caspase structure，proteolytic substrates，and function duringapoptotic cell death[J].Cell Death Differ，1999，6（11）：1028-1042.

［28］Wang J X，Wang Q，Li J R，et al.Cadmium induces hydrogen peroxide production and initiates hydrogen peroxide-dependent apoptosis in the gill of freshwater crab，Sinopotamon henanense[J]. Comparative Biochemistry and Physiology，2012，156（3/4）：195-201.

［29］Oh S H，LimS C.A rapid and transient ROS generation by cadmiumtriggers apoptosis via caspase-dependent pathway in HepG2 cells and this is inhibited through N-acetylcysteine-mediated catalase upregulation[J].Toxicol Appl Pharmacol，2006，212（3）：212-223.

［30］Donepudi M，Mac-Sweeney A，Briand C，et al.Insights into the regulatory mechanism for caspase-8 activation [J].Mol Cell，2003，11（2）：543-549.

［31］Eeva J，Nuutinen U，Ropponen A，et al.The involvement of mitochondria and the caspase-9 activation pathway in rituximab-induced apoptosis in FLcells[J].Apoptosis，2009，14（5）：687-698.

［32］苑麗霞，孫毅，楊艷君，等.細胞程序性死亡機制的研究[J].山西農業科學，2008，36（8）：15-17.

［33］Li Y，Lim S C.Cadmium-induced apoptosis of hepatocytes is not associated with death receptor-related caspase-dependent pathways in the rat[J].Environ Toxicol Pharmacol，2007，24（3）：231-238.

［34］Pathak N，Khandelwal S.Oxidative stress and apoptotic changes in murine splenocytes exposed to cadmium[J].Toxicology，2006，220（1）：26-36.

［35］Stridh H，Kimland M，Jones D P，et al.Cytochrome c release and caspase activation in hydrogen peroxide-and tributyltin-induced apoptosis[J].FEBSLett，1998，429（3）：351-355.

［36］Mao W P，Ye J L，Guan Z B，et al.Cadmium induces apoptosis in human embryonic kidney（HEK）293 cells by caspase-dependent and-independent pathways acting on mitochondria[J].Toxicol in Vitro，2007，21（3）：343-354.

［37］DenningTL，Takaishi H，Crowe SE，et al.Oxidative stress induces the expression of Fas and Fas ligand and apoptosis in murine intestinal epithelial cell[J].Free Radic Biol Med，2002，33（12）：1641-1650.

［38］邢慧芳，李涌泉，楊慧珍，等.鎘對背角無齒蚌外套膜和鰓抗氧化酶活性及脂質過氧化的影響 [J].環境科學學報，2013，33（3）：856-860.

［39］趙瑞杰，李引乾，王會，等.Caspase家族與細胞凋亡的關系[J].中國畜牧雜志，2010，46（17）：73-78.

［40］Shih C M，Ko W C，Wu J S，et al.Mediating of caspase-independent apoptosis by cadmium through the mitochondria-ROS pathway in MRC-5 fibroblasts[J].J Cell Biochem，2004，91（2）：384-397.

［41］ Kim J，Sharma R P.Cadmium-induced apoptosis in murine macrophages is antagonized byantioxidants and caspase inhibitors [J].J Toxicol Environ Health A，2006，69（12）：1181-1201.

Effects of Cadmium on Apoptosis-related Enzymes Activity and Cellularity Changes of the Mantle of Freshwater MusselAnodonta woodiana

LI Yongquan，YANGHuizhen，RENYujuan，WUHao，JINGWeixin，WANGLan
（College ofLife Sciences，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

This study examines the effects of cadmium（Cd）on the activities of apoptosis-related enzymes,the level of H2O2and ultrastructure ofthe mantle ofthe freshwater mussel Anodonta woodiana.The freshwater mussels were exposed todifferent concentrations ofCd（8.43,16.86,33.72,67.45 mg/L）for 96 h.Activities ofCaspase-3,8,9,as well as H2O2level were measured by enzymatic assays. The result showed that with the increase of Cd concentration,Caspase-3 activity decreased initially and increased subsequently（P＜0.05）.The change in Caspase-9 activity followed the similar pattern.The activity of Caspase-8 increased significantly after the mussels exposed to Cd in a dose-dependent manner（P＜0.05）.With the increase of Cd concentration,H2O2level increased gradually in a dose-dependent manner（P＜0.05）.Moreover,after Cd treatment（16.86,67.45 mg/L）for 96 h,histological abnormalities were observed by electronic microscopy in the mantle cells.After Cd treatment（16.86 mg/L）,the obvious changes of cellularity were shown by the followingfeatures:chromatin condensed near nuclear membrane,nuclear membrane swelled and ruptured;mitochondria became swelling and vacuolating gradually,and some mitochondrial crisae disintegrated;microvilli arranged disorderly,broke off and were decreased gradually,the vacuole appeared.After Cd treatment（67.45 mg/L）,the histological abnormalities were more apparent by the following features:most of chromatin condensed near nuclear membrane,nuclear membrane swelled and ruptured seriously;mitochondria became swelling and vacuolating,and most of mitochondrial crisae disintegrated;rough endoplasmic reticulum disintegrated,and formed many different sizes ofvesicles.In conclusion,Cd can cause significant changes in the enzymatic activities and histological abnormalities to the mantle ofthe animal.

Anodonta woodiana;mantle;caspase;cellularity;cadmium

X174

A

1002-2481（2016）08-1108-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.13

2016-05-25

山西省普通高校生物學特色重點學科建設項目（2011-SXDX-SWX-003）

李涌泉（1981-），男，山西大同人，講師，主要從事水生生態毒理學教學及研究工作。王 蘭為通信作者。