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镉致河南华溪蟹精巢氧化损伤与细胞凋亡机制的研究

作 者: 徐团
导 师: 王兰
学 校: 山西大学
专 业: 动物学
关键词: 河南华溪蟹 精巢 氧化损伤 细胞凋亡 
分类号: X174
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 18次
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内容摘要


本文采用急性毒性实验方法,研究了(Cd2+)对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)精巢氧化损伤细胞凋亡的影响。实验设置了5个CdCl2处理组(7.25、14.50、29.00、58.00、116.00 mg/L)和一个对照组,时间为1、3、5和7d。为了研究Cd2+对精巢氧化应激的影响,分别检测了超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量。为了探讨Cd2+是否在对精巢氧化损伤后进一步引起生精细胞发生凋亡,分别采用苏木素-伊红(H.E.)染色法、显微与亚显微技术和琼脂糖凝胶电泳法,从细胞形态学和生物化学水平检测生精细胞的凋亡。另外,对Cd2+诱导精巢细胞凋亡的机制进行了初步探索。以不同浓度Cd2+处理7d,分别测定了过氧化氢(H2O2)含量、半胱天冬酶-3(Caspase-3)、半胱天冬酶-9(Caspase-9)和细胞色素c氧化酶(CCO)活性。结果显示:(1)精巢中SOD、GPx、CAT活性随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长呈现先升后降的趋势。低浓度Cd2+可以显著诱导抗氧化酶活力的升高;当Cd2+浓度增大且处理时间延长,酶活力下降并低于对照组水平。MDA含量随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长呈现逐渐升高的趋势。抗氧化酶活力的抑制和MDA含量的升高,表明精巢发生了严重的氧化损伤。(2)H.E.染色发现,对照组生精上皮中生精细胞排列有序,形态结构完整,管腔中无脱落的生精细胞。随着Cd2+浓度的增加和时间的延长,出现生精细胞排列紊乱、生精细胞与精子数量减少、生发层出现空泡等组织病理学变化。荧光显微镜观察发现,凋亡的生精细胞逐渐增多。透射电镜(TEM)观察发现,生精细胞出现典型的凋亡特征,具体表现为细胞膜破裂、线粒体空泡化和核膜皱缩等。琼脂糖凝胶电泳图谱也出现凋亡细胞所特有的DNA梯状条带。(3)处理7d后,随着Cd2+浓度的增加,H202含量、Caspase-3和Caspase-9的活力呈现逐渐升高的趋势,而CCO活力呈现逐渐下降的趋势。表明镉诱导生精细胞产生了大量的活性氧自由基,破坏了线粒体中的电子传递链,并通过Caspase-9依赖的线粒体通路导致生精细胞凋亡结论:(1)低浓度Cd2+能够激活河南华溪蟹精巢组织中的抗氧化酶活力,以清除Cd2+诱导产生的活性氧自由基;而高浓度Cd2+则能够抑制抗氧化酶活力,使精巢中的氧化还原平衡被打破,组织中活性氧增多,细胞膜脂质过氧化加剧,最终导致精巢处于严重的氧化胁迫状态。(2)急性Cd2+暴露能够导致河南华溪蟹生殖毒性和生精细胞凋亡,并且镉毒性作用是一个累积和渐进的过程。在镉诱导生精细胞凋亡过程中,线粒体结构与功能均受到损伤,而细胞凋亡相关的Caspase-9和Caspase-3被激活,说明镉诱导精巢细胞凋亡很可能是由Caspase-9介导的线粒体凋亡途径诱发的。(3)MDA含量可以作为机体遭受Cd2+氧化胁迫的生物标识物,可以为水质监测、水产品健康养殖等提供科学依据。

全文目录


中文摘要  10-12
ABSTRACT  12-15
第一章 综述  15-27
  1 对雄性生殖系统毒性研究进展  15-19
    1.1 镉对雄性生殖器官形态结构的影响  15-16
      1.1.1 镉对精巢的毒性作用  15-16
      1.1.2 镉对雄性附性腺的毒性作用  16
    1.2 镉对雄性生殖功能的影响  16-17
      1.2.1 镉对性腺分泌功能的影响  16-17
      1.2.2 镉对生育力的影响  17
    1.3 镉对精巢酶活性的影响  17-18
    1.4 镉对生精细胞凋亡的影响  18-19
  2 镉的毒性机制  19-22
    2.1 镉与钙  19-20
    2.2 镉与氧化损伤  20
    2.3 镉与DNA损伤  20-21
    2.4 镉与微量元素  21
    2.5 镉与金属硫蛋白  21-22
  3 生精细胞凋亡的基因调控  22-26
    3.1 Bcl-2基因家族  22-23
    3.2 p53基因  23-24
    3.3 Fas/Fas1系统  24-25
    3.4 Caspase-3基因  25-26
  4 本学位论文研究的目的和意义  26-27
第二章 镉对河南华溪蟹精巢抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响  27-33
  1 材料与方法  27-28
    1.1 实验动物  27-28
    1.2 主要试剂  28
    1.3 实验设计与样品制备  28
    1.4 统计分析  28
  2 结果  28-31
    2.1 镉对河南华溪蟹精巢SOD活性的影响  28-29
    2.2 镉对河南华溪蟹精巢GPx活性的影响  29
    2.3 镉对河南华溪蟹精巢CAT活性的影响  29-30
    2.4 镉对河南华溪蟹精巢MDA含量的影响  30-31
  3 讨论  31-33
第三章 镉致河南华溪蟹精巢细胞凋亡的研究  33-45
  1 材料与方法  34-35
    1.1 实验动物  34
    1.2 主要试剂  34
    1.3 试验仪器  34
    1.4 实验设计与样品制备  34-35
      1.4.1 实验设计  34
      1.4.2 组织学检测  34
      1.4.3 荧光检测  34-35
      1.4.4 超微结构观察  35
      1.4.5 琼脂糖凝胶电泳  35
  2 结果  35-41
    2.1 H.E.染色法检测镉对河南华溪蟹精巢细胞凋亡的影响  35-37
    2.2 AO/EB法检测镉对河南华溪蟹精巢细胞凋亡的影响  37-39
    2.3 镉对河南华溪蟹精巢生精细胞超微结构的影响  39-41
    2.4 琼脂糖凝胶电泳法检测镉对河南华溪蟹精巢细胞凋亡的影响  41
  3 讨论  41-45
第四章 镉致河南华溪蟹精巢细胞凋亡机制的初步研究  45-52
  1 材料与方法  46
    1.1 实验材料  46
    1.2 主要试剂  46
    1.3 实验设计和样品准备  46
    1.4 统计分析  46
  2 结果  46-49
    2.1 镉对河南华溪蟹精巢H_2O_2含量的影响  46-47
    2.2 镉对河南华溪蟹精巢Caspase-3活性的影响  47-48
    2.3 镉对河南华溪蟹精巢Caspase-9活性的影响  48
    2.4 镉对河南华溪蟹精巢CCO活性的影响  48-49
  3 讨论  49-52
参考文献  52-63
攻读学位期间取得的研究成果  63-64
致谢  64-66
个人简况及联系方式  66-68

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境动物学
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