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镉对华溪蟹肝胰腺线粒体抗氧化系统及能量代谢的影响

作　者: 金芬芬
导　师: 王兰
学　校: 山西大学
专　业: 水生生物学
关键词: 华溪蟹线粒体抗氧化系统能量代谢镉
分类号: X174
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了五个Cd2+浓度(分别为7.25、14.5、29、58和116mg/L)在四个时间段(24、48、72和96h)对华溪蟹(Sinopotamon)肝胰腺组织细胞线粒体抗氧化酶—超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活力及抗氧化剂—谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)含量；线粒体呼吸链的自由基代谢,包括抗超氧阴离子(O2·-)和抑制羟自由基(·OH)产生能力、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)含量及一氧化氮合成酶(NOS)活力；呼吸链上与电子传递和能量生成有关的酶—还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶(NADH氧化酶)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素c氧化酶(COX)活力的影响,旨在探明镉对线粒体抗氧化系统与能量代谢的毒性机理机制,为渔业的健康养殖、食品安全提供必要的科学依据。结果显示：(1)低浓度镉可以显著诱导SOD、CAT、GPX活力及GSH含量的升高,且SOD在48h、29mg/L,CAT在72h、14.5mg/L,GPX在48h、7.25mg/L,GSH在72h、58mg/L时分别升至最高,较对照组相比差异极显著。随着镉浓度增加和处理时间的延长,酶的活性或GSH含量开始呈现下降趋势,其中SOD在96h被直接抑制,且在58mg/L浓度降至最低,较对照组差异极显著,GPX的活性变化与SOD类似；CAT活性在24、72和96h的最高浓度组(116mg/L)稳定在正常水平,较对照组相比无显著性差异。GSH含量的变化与CAT类似。然而,线粒体MDA含量在整个染毒期间不断增多,在各时间段的29mg/L浓度组已明显高于对照组水平,且在第96h、116mg/L时达到最大值,较对照组差异极显著。(2)在同一时间随Cd2+浓度的增加或者在同一浓度随时间的延长,线粒体抗O2·-能力、抑制·OH产生能力逐渐降低,与之相反,H2O2含量呈现逐渐增高趋势,且均在96h、116mg/L达到峰值,较对照组差异极显著；线粒体NO含量和NOS活力的变化趋于一致,即低浓度Cd2+可以显著诱导NO含量和NOS活力的升高,且均在72h、29mg/L时升至最高,较对照组相比差异极显著。随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长,NO含量或NOS活力开始下降,且均在第96h、116mg/L时达到最大值,较对照组差异极显著。(3)当处理时间为48h,线粒体NADH氧化酶、SDH活力均随着Cd2+浓度的增加先升后降,COX活力则被直接抑制。NADH氧化酶、SDH活力在浓度为14.5mg/L达到最大值,NADH氧化酶、COX活力在浓度为116mg/L达到最小值,且均与对照组相比出现极显著差异；96h,除了SDH活力在低浓度Cd2+作用下被诱导并在浓度为14.5mg/L时升至最高外,NADH氧化酶及COX活力均被直接抑制,且均在116mg/L时降至最低,较对照组差异极显著。结论：(1)经镉处理后,华溪蟹线粒体内主要抗氧化酶、抗氧化剂及脂质过氧化产物MDA,电子传递链上由于电子遗漏而产生的各种自由基的含量及NOS活力均受到影响,表明线粒体内抗氧化系统已经遭受破坏,自由基代谢发生紊乱,自由基蓄积必将导致线粒体结构和功能的改变。(2)与三磷酸腺苷(ATP)形成有关的呼吸链复合物酶活力在镉暴露后也受到明显抑制,且时间和浓度效应关系显著。由此可以推测线粒体电子传递和氧化磷酸化过程受到阻碍,能量合成受阻势必会引起组织细胞由于供能不足而受损。(3)线粒体作为重金属毒性作用的靶标,其抗氧化系统及能量代谢的各种指标敏感改变表明,线粒体生理生化性质已经受到镉胁迫的影响。因此,实验中获得的指标可以作为镉污染水生生物毒性效应早期诊断的理想指示物。

全文目录

中文摘要  10-12
ABSTRACT  12-15
第一章综述  15-25
  1 线粒体中含有生物活性的自由基的生成  15-17
    1.1 O_2~(·-)的生成  15-16
    1.2 NO的生成及生理作用  16-17
  2 线粒体自由基代谢的调节和控制  17-20
    2.1 清除线粒体内的自由基  17-18
    2.2 减少线粒体中O_2的进入  18
    2.3 增加线粒体中O_2的消耗  18-20
  3 镉的污染现状  20
  4 镉对生物有机体不同组织器官系统的毒性及危害  20-22
    4.1 镉对不同组织器官的影响  20-21
    4.2 镉对不同系统的影响  21-22
      4.2.1 生殖系统  21
      4.2.2 免疫系统  21-22
      4.2.3 循环系统  22
      4.2.4 神经系统  22
      4.2.5 内分泌系统  22
  5 镉对线粒体的毒性及损伤机制  22-24
    5.1 镉对线粒体膜电位的影响  23
    5.2 镉对线粒体蛋白的影响  23-24
      5.2.1 镉对线粒体膜蛋白的影响  23-24
      5.2.2 镉对线粒体基质蛋白的影响  24
  6 本论文的研究内容及研究意义  24-25
第二章镉对长江华溪蟹肝胰腺线粒体脂质过氧化的影响  25-34
  1 材料与方法  26-27
    1.1 实验动物  26
    1.2 实验设计  26
    1.3 样品制备  26-27
    1.4 指标检测  27
    1.5 数据处理  27
  2 结果  27-30
    2.1 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞线粒体SOD活性的影响  27
    2.2 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞线粒体CAT活性的影响  27-28
    2.3 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞线粒体GPX活性的影响  28-29
    2.4 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞线粒体GSH含量的影响  29
    2.5 镉对长江华溪蟹肝胰腺细胞线粒体MDA含量的影响  29-30
  3 讨论  30-34
第三章镉对河南华溪蟹肝胰腺线粒体自由基代谢的影响  34-43
  1 材料与方法  35-36
    1.1 实验材料  35
      1.1.1 实验动物  35
      1.1.2 实验试剂  35
      1.1.3 实验仪器  35
    1.2 实验方法  35-36
      1.2.1 实验设计  35
      1.2.2 样品制备  35-36
      1.2.3 指标检测  36
    1.3 数据处理  36
  2 结果  36-39
    2.1 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体抗O_2~(·-)能力的影响  36
    2.2 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体H_2O_2含量的影响  36
    2.3 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体抑制OH产生能力的影响  36-37
    2.4 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体NO含量的影响  37-39
    2.5 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体NOS活力的影响  39
  3 讨论  39-43
第四章镉对河南华溪蟹肝胰腺线粒体能量代谢的影响  43-50
  1 材料与方法  44-45
    1.1 实验材料  44
      1.1.1 实验动物  44
      1.1.2 实验试剂  44
      1.1.3 实验仪器  44
    1.2 实验方法  44-45
      1.2.1 实验设计  44
      1.2.2 样品制备  44
      1.2.3 指标检测  44-45
    1.3 数据处理  45
  2 结果  45-47
    2.1 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体SDH活性的影响  45-46
    2.2 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体NADH氧化酶活性的影响  46-47
    2.3 镉对河南华溪蟹肝胰腺细胞线粒体COX活性的影响  47
  3 讨论  47-50
参考文献  50-63
攻读学位期间取得的研究成果  63-64
致谢  64-65
个人简况及联系方式  65-67

镉对华溪蟹肝胰腺线粒体抗氧化系统及能量代谢的影响

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