多環(huán)芳烴化合物對(duì)櫛孔扇貝致毒機(jī)理的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著海上石油和輪船運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)、生活污水的大量排放，海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴類化合物(Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs)的污染日益加重，16種多環(huán)芳烴類化合物已成為海洋環(huán)境中必須檢測(cè)的污染物，其中苯并(a)芘(B[α]P)和苯并(k)熒葸(B[k]F)屬于致癌性最強(qiáng)的PAHs。櫛孔扇貝(Chlamys farreri)是我國(guó)北方近海采用浮筏養(yǎng)殖的重要經(jīng)濟(jì)貝類。本論文以B[α]P和B[k]

2、F作為多環(huán)芳烴化合物的典型代表物，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的方法，采用現(xiàn)代分析技術(shù)，研究了B[α]P在櫛孔扇貝鰓和消化盲囊中的含量分布，測(cè)定了這兩種組織中PAHs的代謝指標(biāo)和遺傳毒性指標(biāo)，以及組織細(xì)胞的損傷，并且初步探討了B[α]P對(duì)櫛孔扇貝的生殖機(jī)能的影響。得到了如下的結(jié)果： 1多環(huán)芳烴化合物對(duì)櫛孔扇貝組織芳烴羥化酶活力的影響芳烴羥化酶(AHH)屬于混合功能氧化酶系(MFO)，對(duì)于PAHs的代謝具有重要作用。本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，將櫛

3、孔扇貝暴露于不同濃度(0.5μg／L、3μg/L、10μg/L)的B[α]P、B[k]F以及B[α]P與B[k]F混合物處理20 d，分別于12 h，1 d，3 d，6 d，10 d，15 d，20 d取樣，測(cè)定櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊AHH活力的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多環(huán)芳烴化合物(PAHs)對(duì)櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊AHH活力具有顯著的誘導(dǎo)作用(p<0.05)，并且呈現(xiàn)了明顯的時(shí)間、劑量效應(yīng)特征。B[α]P和B[K]F混合物處理組鰓絲和消

4、化忙囊的AHH活力在實(shí)驗(yàn)期間呈現(xiàn)先升高后穩(wěn)定趨勢(shì)，B[α]P處理組則表現(xiàn)峰值變化，然后呈下降趨勢(shì)。消化忙囊各處理組AHH活力顯著高于鰓絲。作者認(rèn)為可以采用消化忙囊的AHH活力來(lái)反映周圍環(huán)境PAHs的污染，并應(yīng)以最大飽和濃度為標(biāo)準(zhǔn)。3種PAHs中B[α]P的毒性最強(qiáng)，PAHs對(duì)櫛孔扇貝的毒性大小與PAHs的組成有關(guān)，不能以不同種類單一PAHs毒性的總和來(lái)代表PAHs混合物的毒性。 2 櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊對(duì)B[α]P的累積效應(yīng)

5、研究 采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法,將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L,3μg/L,10μg/L B【α】P 20 d,分別于0,3 d,10 d,20 d取樣,通過(guò)液一液萃取和液相色譜法測(cè)定了B[α]P在櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊中的累積量,并比較分析了B[α]P在櫛孔扇貝兩種器官內(nèi)累積的時(shí)間劑量效應(yīng)。自然海水對(duì)照組中,櫛孔扇貝的鰓絲和消化盲囊中也有微量的B[α]P積累。0.5 μg/L B[α】P處理組消化盲囊中B[α】P的累積量在3 d時(shí)

6、已顯著高于對(duì)照組,3 d-20 d B[α]P的累積量趨于穩(wěn)定。各處理組鰓絲中B[α]P的累積量以及3μg/L和10μg/L B[α】P處理組消化盲囊中B[α]P的累積量在3 d時(shí)已顯著高于對(duì)照組,并且在3 d-10 d內(nèi)隨時(shí)間而逐漸增高,10 d時(shí)累積量顯著高于第3 d的累積量,10 d-20 d B[α】P的累積量趨于穩(wěn)定。兩種器官對(duì)于B[α]P的累積量都隨著海水中B[α]P濃度的增高而顯著升高。并且消化盲囊中B[α]P的累積大于鰓

7、,約為鰓中累積量的2-3倍。B【α】P可以較快的從水環(huán)境中吸收到扇貝體內(nèi)。參考中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7104-84,食品中B【α】P含量應(yīng)小于5μg/kg。在本實(shí)驗(yàn)中,各B[α]P處理組櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊累積量均已超過(guò)限制標(biāo)準(zhǔn),甚至在對(duì)照組消化盲囊中B[α]P的累積量也已達(dá)到這一限制標(biāo)準(zhǔn)。 3 B[αμ]P對(duì)櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊DNA損傷的研究 采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L,3 μg/L,1

8、0μg/L B[α]P 20 d,分別于0,12 h,1 d,3 d,6 d,10 d,15 d,20 d取樣,采用堿解旋方法測(cè)定了B[α】P對(duì)櫛孔扇貝鰓和消化盲囊DNA單鏈斷裂影響的時(shí)間劑量效應(yīng),用于評(píng)價(jià)B[α]P的遺傳毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鰓絲樣品中,3 μg/L和10μg/LB【α】P處理12h,0.5μg/LB【α】P處理1 d后DNA單鏈斷裂程度即顯著高于對(duì)照組。消化盲囊樣品中,各B[α]P處理組DNA單鏈斷裂程度12 h后均顯著

9、高于對(duì)照組。鰓絲和消化盲囊0.5μg/L和3μg/L B[α]P處理組單鏈斷裂程度6 d后逐漸恢復(fù),10 μg/L B[α]P處理組單鏈斷裂率先持續(xù)增高然后逐漸穩(wěn)定在一定水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,堿解旋方法測(cè)定的櫛孔扇貝鰓絲或消化盲囊的單鏈斷裂可以敏感反應(yīng)水環(huán)境中B[α]P的污染脅迫,3μg/L以下B[α]P造成的DNA單鏈斷裂隨著DNA修復(fù)系統(tǒng)的激發(fā)可以被修復(fù),但是10 μg/LB[αμ]P造成的損傷則不可修復(fù),將對(duì)櫛孔扇貝的DNA造成嚴(yán)重

10、的損害。 4 B[α]P對(duì)櫛孔扇貝鰓絲和消化盲囊顯微、超微結(jié)構(gòu)的影響 在實(shí)驗(yàn)生態(tài)條件下研究暴露于10μg/LB[a]P l0d和20d的櫛孔扇貝鰓和消化盲囊的顯微結(jié)構(gòu)以及10μg/LB[a]P處理10d的櫛孔扇貝鰓和消化盲囊的超微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，10μg/LB[a]P處理l0 d，櫛孔扇貝鰓絲上皮粘液細(xì)胞數(shù)量增多，回血管中可見細(xì)胞壞死后固縮的細(xì)胞核，20 d后壞死細(xì)胞增多，鰓絲的上皮細(xì)胞排列不規(guī)則甚至斷裂，鰓絲

11、結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重。處理10 d的鰓絲的超微結(jié)構(gòu)受損傷的特點(diǎn)主要是纖毛和微絨毛脫落、核周池?cái)U(kuò)大、細(xì)胞內(nèi)次級(jí)溶酶體增多、細(xì)胞電子密度降低。10μg/LB[a]P處理10d后消化盲囊腺泡中嗜堿性顆粒增多，腺泡內(nèi)細(xì)胞間界限模糊，消化細(xì)胞內(nèi)消化殘?bào)w減少。20d后部分消化腺泡崩解，消化導(dǎo)管上皮結(jié)構(gòu)損害嚴(yán)重。10μg/LB[a]P處理10d消化盲囊超微結(jié)構(gòu)中可見線粒體嵴減少，有的細(xì)胞中可見線粒體缺失形成的空泡，細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)片斷化，核糖體增多。研究結(jié)果證

12、明，10μg/L B[a]P處理10-20 d影響了鰓絲和消化盲囊的結(jié)構(gòu)與功能，并且隨時(shí)間延長(zhǎng)影響更加嚴(yán)重。 5 B[a]P對(duì)櫛孔扇貝雌性腺DNA損傷的研究 采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)將櫛孔扇貝暴露于0.5μg/L，3μg/L，10μg/LB[a]P15天，分別于0，12h，1d，3d，6d，10d，15d取樣，并同時(shí)取對(duì)照組和丙酮處理組雌性腺用堿解旋方法測(cè)定DNA單鏈斷裂情況。結(jié)果表明3μg/L和10μg/LB[a］P處理12

13、 h，0.5μg/LB[a]P處理l d后DNA單鏈斷裂率即顯著高于對(duì)照組。各B[a]P處理組單鏈斷裂率持續(xù)降低6 d后趨于穩(wěn)定。由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，B[a]P(0.5-l0μg/LB[a]P)對(duì)能夠造成櫛孔扇貝生殖細(xì)胞的DNA單鏈斷裂，對(duì)生殖細(xì)胞具有不可逆的遺傳毒性，這種遺傳毒性對(duì)櫛孔扇貝繁殖的影響以及傳代效應(yīng)還有待于進(jìn)一步的研究。 6 B［a］P對(duì)櫛孔扇貝雌性生殖腺顯微、超微結(jié)構(gòu)的影響 PAHs對(duì)櫛孔扇貝等雙殼

14、類動(dòng)物生殖調(diào)控的影響會(huì)導(dǎo)致生殖功能下降、種質(zhì)資源破壞，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究B［a］P對(duì)櫛孔扇貝成熟期雌性生殖腺顯微和超微結(jié)構(gòu)的影響，為進(jìn)一步研究PAHs等污染物對(duì)雙殼類生殖調(diào)控的影響提供基礎(chǔ)。對(duì)櫛孔扇貝雌性生殖腺的組織學(xué)觀察可見雌性生殖腺處于成熟期，濾泡間的空隙已基本消失，濾泡腔充滿了排列緊密的卵母細(xì)胞。400倍顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)l0μg/LB［a］P處理10 d，15 d的雌性生殖腺中靠近被膜的卵母細(xì)胞中可見卵母細(xì)胞質(zhì)疏松異常；處理組超微結(jié)構(gòu)觀