温度对草鱼幼鱼在低剂量汞胁迫下毒代动力学及生理应答影响研究

The toxic effects of heavy metal contaminants could be influenced by the abiotic factors, such as temperature. Because most of the toxicological experiments related to heavy metals were carried out in the lab condition with a constant temperature, their results could not be used to accurately evaluate the adverse effects in the real environment. Nowadays, the effects of temperature on the toxicity of heavy metal have gradually attracted attentions (especially for cold-blood aquatic animals), whereas the related information was lack. In the present study, mercury and juvenile grass carp (Ctenopharynodon idellus) will be used as the objective contaminant and the test fish, respectively. We plan to find out the temperature-induced mercury metabolic dynamics rules in fish through toxicokinetic experiments, and try to investigate the physiological responses of treated fish from individual level to molecular level by using physiological-biochemical methods and molecular approaches. These results will not only be very useful to fully understand the mercury-induced toxic effects in organisms , but also can provide important scientific information for the related environmental risk assessments and the formulation/revision of relevant environmental laws and regulations.

自然界中重金属污染物的毒性效应往往受到温度等环境因子的影响。但是目前大部分关于重金属生物毒性的研究是在实验室恒定温度条件下进行的，现有研究成果不能准确评估自然环境中该类污染物的危害程度，因此有关温度对重金属生物毒性（尤其是对变温的水生动物）的影响已逐步引起人们的重视，但是目前资料相对缺乏。本研究以我国水域中常见的重金属汞作为目标污染物，选用我国重要淡水经济鱼类草鱼的幼鱼作为研究对象，在不同温度梯度条件下长期低剂量汞暴露胁迫后，通过毒代动力学方法揭示温度对汞在鱼体内代谢动力学的影响规律，同时采用生理生化和分子生物学等研究方法，从个体水平到分子水平分析温度对低剂量汞胁迫引起草鱼幼鱼生理应答的影响。该研究成果可为全面了解汞的生物毒性效应提供基础数据和理论依据，还可为今后关于水生态系统中汞污染的环境健康风险评价和相关环境标准法规的制定及修改提供科学指导。

汞是一种生活中常见的重金属污染物。水体中微量的汞即会对水生生物的生长、发育、繁殖等产生很大的毒害及影响。水温变化会对原有重金属污染物汞产生影响，以及对生活在其中的水生生物产生影响，其影响机制尚未完全明白。本研究以淡水经济鱼类草鱼（Ctenopharyngodon idella）作为研究对象，采用氯化汞作为目标毒物，设定五个不同温度梯度，分别在每个温度设定对照组和汞暴露组（Hg2+浓度为0.039mg/L，10%的96小时半致死浓度）进行7天、14天和28天的毒性实验，通过测定组织学指标，生理生化指标（形体测量学指标、血浆指标、抗氧化指标、能量代谢参数、应激蛋白）及其相关基因的表达来评估不同温度下汞对草鱼的毒性效应。本研究得到的主要结果如下：1.形态测量学指标结果显示：与25℃对照组相比，35℃的对照组及汞暴露组实验鱼的肥满度（CF）在28天时显著下降，15℃的对照组及汞暴露组的肝体指数（HSI）在7天起就检测到显著升高，15℃汞暴露组从14天起就出现了极显著升高。2.肝脏石蜡切片镜检显示：28天时，35℃对照组在暴露后出现了肝细胞空泡化、坏死等情况。所有汞暴露组的肝脏组织均出现细胞界限模糊，部分细胞核浓缩、畸形、坏死甚至溶解消失情况。3.血浆生化指标中，30℃和35℃汞暴露组皮质醇（COR）出现明显升高，7天和28天时，25℃和30℃汞暴露组T3出现显著升高现象，甲状腺激素T4则是在低温组出现显著变化。抗氧化酶活力结果显示汞暴露组在高温组或较高温组在实验进行14天后出现活力显著升高，所有组的过氧化氢酶（CAT）则是在实验前14天变化显著。能量代谢参数中Na+-K+-ATPase与丙酮酸激酶（PK）变化趋势为汞暴露组的低温组显著上升，高温组显著下降。4.所测基因表达中，抗氧化酶类对应的基因表达呈现出多种变化趋势。能量代谢参数的基因无论是对照组和汞暴露组均在低温组和高温组发生更显著的升高或降低，其中30℃这组变化更为明显。