镉诱导草鱼肝与肌肉中线粒体介导的细胞凋亡分子机理研究

As the largest fresh water lake in china, Poyang Lake is being threatened by various heavy metals pollution, including cadmium, a typical noxious heavy metal. In the present study, grass carp from Poyang Lake will be raised in water with cadmium to build an experimental model, with cell lines from fish liver and muscle separated and cultured in vitro, respectively. Structural changes within mitochondria of cadmium-challenged fish cells will be observed using electron microscope, and the effects of mitochondria's functional variation on expression of apoptosis related genes be detected and analyzed. Furthermore, various biological indexes of mitochondria of fish cells will be detected at individual, cellular, subcellular and molecular levels, respectively, and the relationship between its change and apoptosis will be studied to determine the potential mediated role of mitochondria during apoptosis induced by cadmium, and investigate its molecular mechanism deeply. Results of this study will provide not references for biological monitoring of heavy metal pollution of water in Poyang Lake, but basis for security evaluation of fishery production and safety measure of fish food.

鄱阳湖是我国最大的淡水湖，日益面临各种潜在的重金属污染，镉（cadmium）是其中的一种典型有毒重金属。本项目选用鄱阳湖产草鱼为实验动物，建立草鱼镉中毒的试验模型，分离鱼体肝与肌肉细胞系进行体外培养。电镜下观察镉中毒后鱼体细胞内线粒体结构的变化，生化检测分析线粒体的功能变化及其对细胞凋亡相关基因表达的影响。从个体、细胞、亚细胞及分子水平，分别检测草鱼肝和肌肉细胞中线粒体的多种生物学指标，研究其变化与细胞凋亡之间的相关性，以验证线粒体在镉诱导草鱼肝和肌肉细胞凋亡中可能的介导作用，并探讨镉诱导草鱼肝与肌肉细胞凋亡的分子机理。本项目的完成，将为鄱阳湖水体重金属污染的生物监测提供资料，并为渔业生产安全评估与食品安全检测提供可靠依据。

镉（Cadmium）是一种典型有毒重金属。开展镉胁迫对鱼类毒理损伤的分子机理研究，有十分重要的现实意义。本项目用氯化镉溶液浸泡草鱼后，在鱼体组织镉含量测定、线粒体损伤观察、抗氧化酶活测定、转录组测序及5个草鱼凋亡相关基因cDNA 全长获得、基因序列分析与组织表达等多方面取得成果，并克隆研究了3个草鱼自噬相关基因。.1）草鱼体肾与肝组织中的镉离子富集情况明显，而鳃与肌肉中的镉含量变化不大。电镜下观察到草鱼肝、肾细胞经镉离子胁迫后出现严重的细胞凋亡及 炎症损伤。草鱼肝中抗氧化酶的活性均发生不同程度的增强，表明镉能够诱导草鱼肝组织氧化损伤。.2）转录组测序结果显示草鱼鳃组织中有88个基因下调，117个基因上调，而草鱼肝组织中有22个基因下调，27个基因上调。.3）成功克隆了5个草鱼凋亡相关基因全长序列。草鱼Caspase9 cDNA全长为1716 bp，其中ORF为1308 bp，编码435个氨基酸；草鱼BCL-2 cDNA全长为1436 bp，其中ORF为687 bp，编码228个氨基酸；草鱼Caspase8 cDNA全长为1437 bp，其中ORF为1008 bp，编码335个氨基酸；草鱼Rab-1α cDNA全长为806 bp，其中ORF为609 bp，编码202个氨基酸；草鱼AIF1 cDNA全长为2877 bp，其中ORF为2214 bp，编码737个氨基酸。.4）成功克隆了3个草鱼自噬相关基因全长序列。草鱼ATG4β cDNA全长为1787 bp，其中ORF为963 bp，编码320个氨基酸；草鱼ATG7 cDNA全长为2631 bp，其中ORF为2295 bp，编码764个氨基酸；草鱼ATG12 cDNA全长为607 bp，其中ORF为363 bp，编码120个氨基酸。