海洋酸化對脊尾白蝦抗氧化酶活性研究

海洋酸化對脊尾白蝦抗氧化酶活性研究海洋酸化對脊尾白蝦抗氧化酶活性研究 2019/01/28 摘要：采用高純度和空氣的混合氣體調(diào)配試驗所需酸化海水，研究不同海水酸化條件脅迫對脊尾白蝦超氧化物歧化酶（）、過氧化氫酶（）、谷胱甘肽過氧化物酶（）活性和丙二醛（）濃度的影響結(jié)果表明，酸化組，和活性表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，其中和活性分別在和時受到顯著誘導(dǎo)（），而活性在和時顯著高于對照組（）；酸化組，和活性在暴露過程中受到不同程度的抑制，其中活性在和時均顯著低于對照組（），和活性均在時受到顯著抑制（）；和酸化組的濃度均呈現(xiàn)先增加后回落的趨勢，組在時濃度顯著增加（），而組則在和時濃度均顯著高于對照組（）且在時達到最大值由此可見，海洋酸化對脊尾白蝦的抗氧化酶活性具有明顯的刺激作用，且在輕度酸化脅迫時抗氧化酶活性受到誘導(dǎo)，而在較高強度的酸化脅迫時其活性被抑制關(guān)鍵詞：海洋酸化；脊尾白蝦；超氧化物歧化酶；過氧化氫酶；谷胱甘肽過氧化物酶；丙二醛引言自工業(yè)革命以來，化石燃料燃燒等人類活動導(dǎo)致大氣中從工業(yè)革命前的增長至年的，增長了約據(jù)（聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會）預(yù)測，年大氣中將會達到，表層海水將繼續(xù)下降；至年時有可能達到，可能將再下降多年來，人們認(rèn)為海洋酸化的進程是緩慢而不易察覺的，但調(diào)查結(jié)果大大超乎人們的預(yù)料據(jù)調(diào)查，在海洋酸化的影響下，意大利那不勒斯附近海域的有孔蟲種類急劇減少，由種減少到種美國島附近海域海水實際上升的平均速度也比預(yù)測的速度快倍以上由此可見，海洋酸化正以人們無法估計的速度加劇影響著海洋化學(xué)變化，對海洋生物的生存及海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡構(gòu)成嚴(yán)重的威脅目前，對海洋酸化的研究主要集中在海洋酸化對無脊椎動物（腔腸動物、軟體動物、棘皮動物、節(jié)肢動物）及魚類的生長率、成活率、鈣化率、感官能力、繁殖能力等的影響方面，特別是關(guān)于海洋酸化對海洋生物的受精、胚胎早期發(fā)育及幼體存活率影響開展了較多的研究研究表明，海洋酸化會導(dǎo)致許多無脊椎動物的早期胚胎和幼體發(fā)育遲緩，甚至產(chǎn)生致畸、致死效應(yīng)劉文廣等的研究結(jié)果表明海洋酸化對馬氏珠母貝的受精率無顯著影響，但會導(dǎo)致其幼蟲發(fā)育受阻，存活率降低在甲殼動物中也存在類似的現(xiàn)象，如海洋酸化處理帝王蟹（）胚胎，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有的眼變大和的卵黃變小，而且平均孵化周期延長；酸化處理幼體時，其存活率下降但不同物種間甚至同一物種的不同發(fā)育階段對海洋酸化的響應(yīng)也存在差異如在同樣的較高濃度條件下，梅氏長海膽（）和馬糞海膽（）的受精率有所不同由此可見，生長環(huán)境的差異和不同海洋生物自身機能、生活習(xí)性及發(fā)育特點等方面的不同使不同海洋生物產(chǎn)生了不同的酸堿調(diào)節(jié)能力，其機制也存在很大的差異脊尾白蝦（）是我國沿海重要的經(jīng)濟蝦類之一，具有環(huán)境適應(yīng)性廣、繁殖周期短、生長速度快等優(yōu)點，而且能在室內(nèi)通過控溫促使其繁育而不受季節(jié)的影響，可以在較短的時間內(nèi)獲得不同發(fā)育時期的試驗材料因此，脊尾白蝦是一種理想的測試生物體，可用于監(jiān)測和評價海洋水體環(huán)境和質(zhì)量變化本文研究脊尾白蝦在海水酸化暴露脅迫下，體內(nèi)超氧化物歧化酶（）、過氧化氫酶（）和谷胱甘肽過氧化物酶（）等酶活性的變化及其體內(nèi)丙二醛（）濃度的變化，評價，和作為海水酸化暴露的生物標(biāo)志物的適用性，為預(yù)測未來海洋酸化對海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)的影響提供依據(jù)材料與方法試驗材料脊尾白蝦取自連云港忠玉水產(chǎn)養(yǎng)殖場，蝦體長（），體質(zhì)量（）試驗前選擇健康的脊尾白蝦放入室內(nèi)水族箱中馴養(yǎng)以上，馴養(yǎng)期間，每日換水一次，并在自然死亡率低于的情況下選擇身體健康、大小基本一致的脊尾白蝦供試驗用海水酸化暴露試驗體積分?jǐn)?shù)分別設(shè)定為（對照組）、和，對應(yīng)的分別為，和采用“一種獲取不同二氧化碳濃度的裝置”（）將空氣與純氣體混合得到相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)的混合氣體，通入到養(yǎng)殖容器的過濾（微孔濾膜過濾）海水中，待海水酸化穩(wěn)定后用于試驗將馴養(yǎng)后的尾脊尾白蝦隨機分到個養(yǎng)殖容器中，每個養(yǎng)殖容器內(nèi)放置尾，每個體積分?jǐn)?shù)組設(shè)置個重復(fù)在酸化海水暴露期間的，和時分別取尾蝦，解剖后取肝胰腺置于離心管中，做好標(biāo)記并在冰箱中冷凍保存組織勻漿制備及酶活性測定將各個時期取樣的肝胰腺在冰浴中與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的生理鹽水（配方）用玻璃勻漿器制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)的勻漿，離心，取上清液用于總蛋白、活性、活性、活性及濃度測定總蛋白的測定采用南京建成生物工程研究所提供的考馬斯亮藍(lán)法總蛋白（）測試盒的操作步驟測定組織蛋白含量，用于計算，和酶活性及濃度，和活性的測定按南京建成生物工程研究所提供的測試盒（法）、測試盒（可見光法）和測試盒（比色法）的操作步驟測定該種酶的活性濃度的測定按南京建成生物工程研究所提供的測試盒（法）操作步驟測定組織中濃度數(shù)據(jù)處理酶活性用“平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差（）”表示試驗結(jié)果使用統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，用方差分析（）法分析試驗組與對照組之間差異，并用檢驗法分析組間顯著性，表示差異顯著結(jié)果與分析海水酸化對脊尾白蝦活性的影響由圖可見，隨著暴露時間的延長，酸化組的脊尾白蝦活性表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢暴露和時酸化組活性與對照組之間的差異并不顯著（）；暴露時酸化組活性受到顯著誘導(dǎo)（）且達到最大值；暴露時，其活性高于對照組，但差異不顯著（）暴露于酸化組的脊尾白蝦活性在暴露過程中受到不同程度的抑制和時組與對照組的活性無顯著差異（）；和時組活性均顯著低于對照組（），且在時達到最低值海水酸化對脊尾白蝦活性的影響不同程度酸化暴露對脊尾白蝦活性的影響如圖所示暴露于的脊尾白蝦活性表現(xiàn)為先升后降的趨勢，在時組與對照組的活性無顯著差異；在時活性受到顯著誘導(dǎo)（）且達到最大值；和時組活性高于對照組，但差異不顯著（）暴露于的脊尾白蝦活性隨著暴露時間延長先抑制后逐漸回升暴露和時酸化組活性略低于對照組，但差異不顯著（）；暴露時酸化組活性受到顯著抑制（）且達到最低值；暴露時酸化組活性低于對照組，但無顯著差異（）海水酸化對脊尾白蝦活性的影響由圖可以看出，隨著暴露時間的延長，酸化組脊尾白蝦活性呈現(xiàn)先增加后逐漸下降的趨勢暴露時酸化組活性與對照組無顯著差異；和時酸化組活性顯著高于對照組（），且在時達到最大值；暴露時酸化組活性雖然高于對照組，但差異不顯著（）暴露于酸化組的脊尾白蝦活性與及活性類似，在暴露過程中受到不同程度的抑制和時組與對照組的活性無顯著差異；時酸化組活性受到顯著的抑制（）且達到最低值；時組活性低于對照組，但差異不顯著（）海水酸化對脊尾白蝦濃度的影響在不同體積分?jǐn)?shù)酸化條件下，脊尾白蝦濃度變化如圖所示暴露于的脊尾白蝦濃度隨著暴露時間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢暴露和時濃度與對照組無顯著差異（）；暴露時濃度顯著增加（）且達到最大值；暴露時濃度與對照組無顯著差異（）在酸化條件下，脊尾白蝦濃度隨著暴露時間的延長表現(xiàn)為先增加后回的趨勢時組的濃度低于對照組但無顯著差異（）；和時濃度均顯著高于對照組（）且在時達到最大值；時酸化組濃度高于對照組，但差異不顯著（）討論抗氧化酶系統(tǒng)在清除體內(nèi)活性氧物質(zhì)、使細(xì)胞免受氧化損傷過程中發(fā)揮著重要作用當(dāng)生物體受到外界不利因素脅迫時，其體內(nèi)將產(chǎn)生過量的活性氧，打破機體內(nèi)抗氧化防御性功能酶與活性氧自由基之間的平衡關(guān)系，過量的活性氧將攻擊各種生物大分子，引發(fā)生物膜中的不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化，對細(xì)胞和機體產(chǎn)生毒害作用和是生物體內(nèi)兩種重要的抗氧化酶，正常情況下，和協(xié)同作用可以有效清除脅迫所產(chǎn)生的活性氧自由基，從而使機體細(xì)胞免受自由基損傷已有研究表明，生物體的和等抗氧化酶在不同的環(huán)境脅迫下，其酶活性可能會受到誘導(dǎo)或抑制兩種現(xiàn)象金頭鯛（）在用模擬海水酸化的試驗中，活力隨酸化梯度呈現(xiàn)出規(guī)律性變化樊甄姣等研究發(fā)現(xiàn)，略低于正常值（）的脅迫下，櫛孔扇貝（）血清中和活性明顯升高，但低（）時，和活性受到顯著抑制與此類似的情況在背角無齒蚌（）中也存在，低（）或高（）均會使背角無齒蚌血清中和活性有不同程度的降低；馬廣智等研究發(fā)現(xiàn)草魚（）在低環(huán)境脅迫下活性被抑制克林雷氏鯰（）在的環(huán)境下脅迫其肝、鰓和肌肉中的活力也顯著低于對照組本研究發(fā)現(xiàn)，酸化組，脊尾白蝦的，及酶活性先上升后下降，種酶活性在時酸化組與對照組均無顯著差異，在時和兩種酶活性受到顯著誘導(dǎo)且達到最大值，酶活性則在時顯著高于對照組與此類似的是菲律賓簾蛤（）在海水酸化條件下，組的活性顯著高于對照組這是由于溶解于海水后引起水體環(huán)境的下降，破壞了脊尾白蝦體內(nèi)體液的酸堿平衡，而機體酸堿平衡失調(diào)伴隨氧化應(yīng)激反應(yīng)，同時激活抗氧化防御機制，從而影響抗氧化酶的活性本研究中，暴露于酸化組的脊尾白蝦，其，及酶活性則受到不同程度的抑制；該種酶活性在和時酸化組與對照組均無顯著差異，而在時這種酶活性均受到顯著抑制且達到最低值這可能是隨著體積分?jǐn)?shù)的升高，環(huán)境進一步降低，使機體濃度增加，而多余的促機體生成更多的活性氧自由基，破壞機體活性氧平衡，引起等酶活性降低此外，本研究結(jié)果與李信書等發(fā)現(xiàn)隨著和濃度增加亞心形扁藻（）的酶活性也隨之增加，但濃度過高時反而下降的研究結(jié)論基本一致；與此類似的是，日本囊對蝦（）在水體脅迫下其的活性隨脅迫時間延長而逐漸降低這可能是生物機體的，及等抗氧化酶活性在受到嚴(yán)重脅迫時被抑制，而在輕度脅迫時往往受到誘導(dǎo)而升高樊甄姣等的研究結(jié)果也表明，在一定范圍內(nèi)隨刺激強度的增加對櫛孔扇貝呈現(xiàn)免疫活性的正調(diào)節(jié)；但在高強度刺激下，免疫活性呈現(xiàn)出負(fù)調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)可能與高強度刺激引起的免疫機能疲勞或損傷有關(guān)但扇貝暴露于的海水酸化環(huán)境中，其消化腺和鰓組織的活性均高于對照組，厚殼貽貝（）暴露于低（）的海水酸化中時，其鰓組織的，和活性均受到顯著誘導(dǎo)上述研究結(jié)果表明，海水酸化對機體抗氧化酶的反應(yīng)是比較復(fù)雜的，具體的機理還需更加深入研究作為脂質(zhì)過氧化的終產(chǎn)物之一，正常生理狀態(tài)下，體內(nèi)的濃度是極低的，其濃度可間接反映機體的活性氧自由基和脂質(zhì)的過氧化水平，從而間接反映出細(xì)胞受損傷的程度，因此被廣泛地作為指示生物體內(nèi)脂質(zhì)過氧化程度的檢測指標(biāo)研究表明，在有機磷農(nóng)藥的暴露下，沼水蛙蝌蚪的濃度會隨著暴露濃度的增加而上升；磺胺類藥物暴露也會使羅非魚（）肝臟組織的顯著提高陶易凡等研究發(fā)現(xiàn)脅迫克氏原螯蝦（）時其濃度在肝胰腺中的積累量會顯著增加本研究結(jié)果顯示，暴露于體積分?jǐn)?shù)的脊尾白蝦濃度先升后降且暴露時濃度顯著增加；時濃度先增加后減少，和時濃度均顯著高于對照組且在達到最大值；時其濃度也略高于對照組這可能是由于的脅迫會誘導(dǎo)機體內(nèi)產(chǎn)生的大量活性氧自由基通過與生物膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量的，而且隨著的進一步降低，抗氧化酶，和活性明顯降低，使脅迫過程中產(chǎn)生的活性氧堆積而導(dǎo)致濃度不斷增加，導(dǎo)致機體免疫功能的進一步下降或受損。