近江牡蛎富集和排出Cd、Pb及其与金属硫蛋白含量相关性的研究

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在工业高度发达的今天,Cd、Pb等重金属对海洋环境的污染日益严重,并可被贝类等水生生物大量富集,再沿食物链进行传递,最终严重威胁人类健康,贝类的重金属污染引发了食品安全问题,怎样生产清洁、安全的海鲜食品已然倍受瞩目。本实验采用半静态双箱动力学模型,在不同金属离子浓度下研究了近江牡蛎(Crassostrearivularis)富集和排出Cd、Pb的动力学和体内金属硫蛋白(metallothionein,MT)的相关性,在不同温度和不同盐度条件下,研究了近江牡蛎内脏团、鳃、闭壳肌和外套膜对食物和海水中Cd和Pb的富集及其对各组织中MT含量的影响;研究了不同浓度维生素C(VC)、二巯基丁二酸(DMSA)、羧甲基壳聚糖(CMCS)和N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)对近江牡蛎内脏团、鳃、闭壳肌和外套膜排出Cd和Pb的效果及各组织MT含量的影响。近江牡蛎对Cd、Pb富集和排出动力学研究结果显示,富集实验吸收速率常数k1分别为37.2828~96.8233和7.1533~13.6953,排出实验中排出速率常数k2分别为0.0297~0.0336和0.0214~0.0358,生物富集因子BCF分别为1365.6715~2788.7511和321.5582~821.3512,排出实验生物学半衰期B1/2分别为21~24d和20~33d。在相同暴露的金属离子浓度下,近江牡蛎对Cd的富集量和BCF显著大于Pb,因而对Cd的富集能力大于Pb。富集平衡状态下生物体内金属含量Cmax与Pb、Cd暴露浓度成良好的线性关系,说明近江牡蛎是比较理想的重金属Pb、Cd污染的指示生物。在Pb、Cd的富集实验中,MT含量均随时间变化呈现出先增高后降低的趋势,而MT对Cd污染反应比Pb更敏感,效应时间更短;排出实验中,Pb、Cd实验组的MT含量随时间呈相反的趋势波动变化。实验过程中金属暴露浓度梯度与近江牡蛎体内的MT含量变化没有“剂量—效应”关系,但不能作为Pb、Cd对水环境污染的定量生物标志物。近江牡蛎体内80%以上的Cd和Pb以溶解态形式从海水中富集,溶解态重金属在各组织间的浓度顺序为:鳃>内脏团、外套膜>闭壳肌。各组织中Cd、Pb浓度和MT含量随温度、盐度变化规律不一致。一定范围内,内脏团和鳃富集Cd浓度均随温度升高而升高;各组织富集溶解态Pb浓度随温度升高而先升高后降低。内脏团和鳃富集Cd浓度随盐度上升而下降;内脏团富集溶解态Pb浓度随盐度上升而下降,鳃却先升高后降低。溶解态Cd和Pb胁迫下,各组织中MT含量基本随温度升高而先升高后降低,其他情况下实验组间规律不一致。相同条件下,内脏团MT含量高于鳃,近江牡蛎各组织中MT含量与Cd、Pb浓度无明显相关性。不同物质对Cd、Pb的排出结果表明,0.5mg/L DMSA对近江牡蛎各组织排Cd的效果最好,排出率(Re)分别为:53%、57%、34%、45%,内脏团的促排率(Rp)高达52%,作用效果分别高出VC、CMCS和NAC2.5倍、4.2倍和3.7倍,鳃中Rp是其他药物组的12倍以上;对近江牡蛎各组织排Pb效果最好的是VC和CMCS,Re高达100%,Rp达41%~51%。近江牡蛎具有排Pb大大快于排Cd的特征。对比发现,不同浓度VC、DMSA、CMCS和NAC作用下的近江牡蛎各组织中MT含量与相应Cd、Pb浓度之间无明确相关性。各药物处理下,近江牡蛎各组织中的MT含量在大多数情况下处于低水平,对药物剂量效应不敏感。但是,排出实验结束时,DMSA0.5mg/L实验组中近江牡蛎各组织Cd浓度最低,而相应的MT含量最高,这表明0.5mg/LDMSA可能提高了机体MT含量并促进了体内Cd的排出。
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