海水污染物多氯联苯对拟穴青蟹先天性免疫应答的影响研究

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多氯联苯是一种人工合成的化合物,在工业生产上被广泛使用。多氯联苯稳定性极强,在自然条件下很难降解,对水生动物正常的生长、发育和生殖等造成重大影响,威胁人类的健康。研究持久性污染物对动物机体免疫的影响机制是生态毒理学研究中重要的环节,当前多氯联苯对甲壳类动物的免疫毒理学研究较为欠缺。本试验以多氯联苯为暴露药剂,以我国重要的水产经济动物拟穴青蟹为受试对象,并采用静态暴露的方法,根据文献调查得出我国东海岸附近多氯联苯的浓度为0.59~1.68 ng/L,将拟穴青蟹暴露于四个浓度梯度(0、0.1、1和10 ng/L)的多氯联苯溶液中7天,检测了Caspase-3,p53、MCM7、Myosin、Toll-like receptor、JAK、STAT、Prophenoloxidase(pro PO)和Astakine的基因表达量。氧化应激是生态毒理学研究的重要内容,有研究发现多氯联苯会对生物机体造成氧化损伤,因此本文探究了多氯联苯暴露下拟穴青蟹细胞内ROS的变化。此外,酶活等免疫指标作为生态毒理学中重要的生物标志物,可准确反映机体的免疫状态,因此本试验检测了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽酶(GSH)谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、酚氧化酶(PO)、溶菌酶(LZM)的活性以及总血细胞数(THC)。有研究发现肝胰腺是甲壳类动物重要的解毒器官,本试验通过HE组织染色的方法研究了多氯联苯暴露对拟穴青蟹肝胰腺组织显微结构的影响;此外,为了探究多氯联苯对拟穴青蟹细胞的影响,本文做了细胞毒性试验、细胞凋亡和吞噬试验;同时,为了探究多氯联苯的毒性对拟穴青蟹分子层面的影响,本文通过单细胞凝胶电泳的方法做了DNA损伤试验;溶藻弧菌是甲壳类生物中常见的致病菌,为了验证多氯联苯对拟穴青蟹活体免疫的影响,本文对经过不同浓度多氯联苯暴露的青蟹进行溶藻弧菌感染试验,观察其存活率的变化,从而探究多氯联苯暴露对拟穴青蟹的免疫毒性效应。本研究获得的主要结果如下:1.在多氯联苯溶液下暴露拟穴青蟹7天后,Caspase-3、p53、MCM7和Myosin的表达量是上调的,Toll-like receptor、JAK、STAT、pro PO、Astakine的表达量是下调的。与凋亡与吞噬相关基因p53、Caspase-3和MCM7、Myosin的表达水平随着多氯联苯浓度的升高而上调,这意味着多氯联苯暴露对拟穴青蟹细胞的凋亡和吞噬可能具有促进作用,同时推测细胞凋亡是由PCBs激活的Caspase-3通路诱导的。2.在多氯联苯溶液下暴露拟穴青蟹7天后,青蟹血淋巴中的过氧化氢酶、酚氧化酶、超氧化物歧化酶、溶菌酶、谷胱甘肽酶、谷胱甘肽硫转移酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性或含量以及血细胞总数随着多氯联苯浓度的升高均出现不同程度的下降,呈现出明显的剂量效应关系。血细胞活性氧(ROS)含量随着多氯联苯浓度的升高而升高,推测多氯联苯暴露可诱导青蟹发生氧化应激。3.在多氯联苯溶液下暴露拟穴青蟹7天后,对不同浓度组拟穴青蟹的肝胰腺进行采样,进行HE染色观察,结果显示,低浓度组的肝胰腺中大小不一的脂肪空泡出现,间质中可见肌上皮细胞明显减少,高浓度的组甚至出现一些细胞核溶解、甚至出现上皮细胞消失、细胞浆空泡化的现象,表明多氯联苯浓度越高,其肝胰腺组织的损伤越严重。4.通过MTT法检测多氯联苯对青蟹血细胞的毒性,青蟹血细胞的存活率随着多氯联苯浓度的增加而显著下降,表明多氯联苯具有显著的细胞毒性。多氯联苯对生物还具有生殖毒性,表现在分子层面就是细胞中遗传物质被破坏,因此通过单细胞凝胶电泳试验来验证,结果显示,多氯联苯浓度越高,对细胞DNA造成的损伤就越大,表现为细胞DNA的拖尾越长。此外多氯联苯暴露还可诱导青蟹血细胞的吞噬作用和细胞凋亡。综上所述,多氯联苯对拟穴青蟹产生的影响是降低相关酶活活性;诱导活性氧,导致DNA损伤,降低血细胞活力;诱导血细胞的凋亡与吞噬;对肝胰腺造成组织损伤;对青蟹产生免疫毒性的综合结果是在溶藻弧菌感染下青蟹的抗细菌感染能力和存活率显著降低。本试验旨在探究多氯联苯对甲壳动物拟穴青蟹的免疫毒理学效应,同时在一定程度上揭示其作用机制,为以后的科研人员分析与评估多氯联苯对甲壳动物的生态毒性效应提供科学的理论依据。
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