低盐度胁迫对银鲳幼鱼肝脏抗氧化酶、鳃和肾脏atp酶活力的影响.pdf

低低盐度胁迫对银鲳幼鱼肝脏抗氧化酶、鳃 和肾脏 ATP 酶活力的影响*尹摇 飞摇 孙摇 鹏摇 彭士明摇 施兆鸿**(中国水产科学研究院东海水产研究所农业部海洋与河口渔业重点开放实验室, 上海 200090)摘摇 要摇 通过逐级降低水体盐度的方法,将银鲳幼鱼分别在盐度 25、20、15 和 10 的条件下饲 养120 h,检测不同盐度下、不同时间点银鲳幼鱼肝脏中抗氧化酶、鳃和肾脏 ATP 酶的活力. 结 果表明: 随着盐度的降低和处理时间的延长,肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽鄄S鄄转 移酶(GST)活力总体表现出先升后降的趋势(P0郾 05);B 组(盐度 20)酶活力呈逐步下降的趋势(P>0郾 05);C 组(盐度 15)酶活力呈波动变化,其最高点和最低点分别出现于 120 h 和96 h;D 组(盐度 10)酶活力总体呈下降的变化趋势,在 120 h 的酶活力为各组中最低(P0郾 05)和 C 组(P0郾 05),且二者酶活力的最高点和最低点均分别出现于 C 组和 D 组.2郾 1郾 2 CAT摇 随着盐度的逐步下降和处理时间的不断延长,肝脏 CAT 的活力变化见图 1b. 对于同一试验组不同时间点:A 组各时间点的酶活力变化不显著(P>0郾 05);B 组(P0郾 05)酶活力均呈先降后升的变化趋势,但二者酶活力的最高点(24 h、24 h)和最低点(96 h、48 h)却有所不同,其图 1摇 盐度对银鲳幼鱼肝脏抗氧化酶活力的影响 Fig. 1摇 Effect of salinity on antioxidant enzyme activities in the liver of juvenile Pampus argenteus.不同大、小写字母分别表示同一盐度不同时间点及同一时间点不同 盐度之间存在显著性差异(P0郾 05);48 h 的酶活力呈波动变化(P0郾 05);C 组酶活力呈波动变化的趋势,其中 120 h 的酶活力为各组中最低(P0郾 05). 对于同一时间点不同试验组:随着盐度的降低,除 120 h 酶活力在 C 组出现下降(P 0郾 05)、48 h(P0郾 05);B 组和 C 组各时间点的酶活力均呈逐步下降(P0郾 05);而 120 h 酶活力呈波动变化的趋势,其中酶活力最高点和最低点分别出现于 C 组和 B组(P0郾 05);C 组酶活力呈逐步下降的变化趋势,其中24 h 的酶活力为各组中最高,而120 h 的酶活力为各组中最低(P0郾 05). 对于同一时间点不同试验组:随着盐度的降低,24 h 和 48 h 的酶活力均呈先升后降的变化趋势,且二者酶活力的最高点均出现在 C 组(P0郾 05);而 120 h酶活力呈现波动变化,其中酶活力最高点和最低点分别出现于 D 组和 C 组(P0郾 05);B 组和 C 组酶活力均呈先升后降的变化趋势,且二者酶活力的最高点和最低点均分别出现于96 h 和 24 h,B 组 96 h 的酶活力为各组中最高,而24 的酶活力为各组中最低(P0郾 05). 对于同一时间点不同试验组:随着盐度的降低,24 h 酶活力呈先降后升的变化趋势,其中酶活力的最高点和最低点分别出现在 D 组和 B 组(P0郾 05);而 96 h 酶活力呈先升后降的变化趋势,其中酶活力最高点和最低点分别出现于 B 组和 A 组(P0郾 05);B 组和 C 组酶活力均呈先升后降的变化趋势,且二者酶活力的最高点和最低点均分别出现于 96 h 和 24 h,其中 B组96 h 酶活力为各组中最高,而24 h 酶活力为各组中最低(P0郾 05). 对于同一时间点不同试验组:随着盐度的降低,24 h(P0郾 05)的酶活力均呈先降后升的变化趋势,且二者酶活力的最高点和最低点均分别出现于 D 组和 B 组;96 h(P0郾 05)酶活力也呈先升后降的变化趋势,而二者酶活力最高点和最低点分别出现于 B 组、C 组和 A 组、A 组.2郾 2郾 2 肾脏摇 随着盐度的逐步下降和处理时间的不断延长,肾脏酶活力变化见图 3. 对于同一试验组不同时间点的 Na+/ K+鄄ATP 酶:A 组酶活力差异不显著(P>0郾 05);B 组酶活力呈先升后降的变化趋势,其中酶活力的最高点和最低点分别出现于 96 h 和120 h(P0郾 05);48 h 和96 h 酶活力均呈现升—降—升的变化趋势,且二者酶活力最高点和最低点分别出现于 B 组、D 组和 C组、A 组(P0郾 05);B 组酶活力呈波动变化,酶活力的最高点和最低点分别出现于96 h 和 120 h,其中 120 h 酶活力为各组中最低(P0郾 05)和96 h(P<0郾 05)酶活力均呈现升—降—升的变化趋势;而 120 h 酶活力呈现降—升—降的变化趋势,酶活力最高点和最低点分别出现于 C 组和 B 组(P<0郾 05).3摇 讨摇 摇 论在水产动物养殖中,盐度改变常引起多种生理应激反应,导致包括血浆激素、能量代谢和电解质平衡等出现异常[4]. 其中,盐度变化引起的应激反应多与活性氧分子的过量生成有关,包括过氧化氢、羟基自由基和超氧阴离子等. 研究显示,活性氧有极高的生物学活力,高浓度的活性氧作为毒性分子,往往会引起组织细胞的氧化损伤,同时影响到抗氧化酶的活力以及 mRNA 的表达[4,10]. 渗透压调节是个消耗能量的过程. 为了恢复机体的这种平衡,鱼类在环境盐度的长期演变过程中,逐步适应以便消耗最少的能量来促使渗透压趋于稳定[11]. 但当盐度变化超出机体自身的耐受范围后,这种平衡往往会被打破[4]. 在本研究中,盐度降低显著改变了银鲳幼鱼肝脏的抗氧化酶、鳃和肾脏 ATP 酶活力.3郾 1摇 盐度与银鲳幼鱼抗氧化酶活力SOD 和 CAT 是清除活性氧自由基的重要酶蛋白,对机体细胞损伤后的氧化过程和吞噬作用具有很强的防御功能. 通常认为,SOD 在清除活性氧的过程中最早发挥作用,它首先促使 O2-·歧化为 H 2O2 和 H2O,随后 CAT 再将 H2O2催化为 H2O 和 O2,从而达到为机体解毒的目的[12]. 在本研究中,随着盐度的下降,银鲳幼鱼肝脏中 SOD 的活力总体表现出先升后降的趋势;而 CAT 的活力除在盐度 20 的24 h和盐度15 的48 h 略有上升外,其他各时间点的酶活力均低于对照组. 一般情况下,酶活力升高预示着机体中产生了大量的自由基有待清除[13-14]. 本研究中,SOD 和 CAT 活力出现一定程度的升高,表明盐度下降导致银鲳幼鱼中的自由基积累,如果不及时清除,将会对机体造成氧化损伤[15]. 生物体为了防止氧化应激,在进化中逐渐形成了一套抗氧化防36014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 尹摇 飞等: 低盐度胁迫对银鲳幼鱼肝脏抗氧化酶、鳃和肾脏 ATP 酶活力的影响摇 摇 摇 摇御系统. 这使得在一定程度的低盐度胁迫下,机体中SOD 和 CAT 活力的升高可以有效降低各组织器官所受到的伤害. 但在盐度 10 时,除 24 h SOD 的活力仍然上升外,其余各时间点 SOD 和 CAT 活力均低于对照组. 赵峰等[16]研究显示,盐度对史氏鲟(Aci鄄penser schrenckii)不同组织器官中 SOD 和 CAT 活力均有一定的抑制作用,但组织中 SOD 和 CAT 活力随着驯养时间的延长会出现不同程度的恢复,并据此推测,这与史氏鲟渗透压调节的适应过程有关. 据本研究结果推断,一定程度的低盐度刺激对上述两种酶产生了激活作用,可以抵御氧自由基对机体的损害. 但当超出机体的耐受范围后,酶活力将被抑制. 这可能是致使试验幼鱼最终出现死亡的重要原因之一[17].GPX 在消除细胞中的过氧化氢方面具有与CAT 相似的能力[18]. 在氧化应激的状况下,GPX 以GSH 作为底物,进而催化过氧化氢和氢过氧化物(hydroperoxides)降解. 其中,过氧化氢被降解为水(H2O2+2GSH寅2H2O+GSSG),而氢过氧化物则降解为醇类物质(ROOH+2GSH寅ROH+ H2O+GSSG)[12,19-20]. 在本研究中,随着盐度的降低,肝脏中 GPX活力表现出升高的趋势. 尤其在低盐度情况下,与SOD 和 CAT 活力的变化趋势呈现互补. 该特征在Wang 等[21]对斑节对虾(Penaeus monodon)的研究中也有体现,即在低盐度下,幼虾肌肉中 CAT 与 GPX活力表现出相反的变化趋势,表明 GPX 与 CAT 在清除过氧化氢时,除了发挥相互补充的作用外,也产生了一定的竞争. 也有研究者认为,在抵御过氧化物、超氧阴离子和过氧化氢方面,GPX 是第一道防线[19],当盐度变化引起严重的氧化应激时,GPX 活力与其表达水平上升[4,10]. 杨健等[22]在对军曹鱼(Rachycentron canadum)的研究中发现,低盐胁迫显著加大了幼鱼的耗氧率,GPX 等酶活力上升. 本研究中,低盐度胁迫显著激发了 GPX 的活力,并在保护银鲳幼鱼肝脏免受过氧化氢的毒害方面发挥的作用要强于 CAT. 这与对其肾脏和肌肉的研究结果相反[23]. 表明盐度变化下抗氧化酶被激活或抑制具有组织器官特异性.GST 是一类在生物界广泛存在的解毒酶,其作用机理是通过将 GSH 与亲电的生物内源或异源物质相偶联[24]. 本研究中随着盐度的下降,银鲳幼鱼肝脏中 GST 活力总体表现出先升后降的趋势. 研究显示,GST 可以催化亲脂性外源物与还原性 GSH 结合[24],进而抑制脂质过氧化产物、脂质氢过氧化物及其衍生物的活力[4]. 众所周知,多不饱和脂肪酸对细胞分化和生物膜的形成具有至关重要的作用[18],但组织中的脂类物质和多不饱和脂肪酸也是产生脂质过氧化的重要因素,而鱼类组织器官及其饵料中丰富的多不饱和脂肪酸大大增加了机体受到过氧化攻击的风险[25]. 银鲳幼鱼机体含有大量多不饱和脂肪酸[26],而且在其饲养过程中多以肉糜作为饵料,因而低盐度胁迫易促使机体的脂质氧化,而此时 GST 活力升高则可以有效应对脂质氧化物对机体的胁迫. 另外,在盐度 10 下 120 h 时,酶活力出现降低. 该特征与 Choi 等[4]对褐牙鲆(Paralichthys oli鄄vaceus)的研究结果相似. 该研究表明,当盐度下降到 4 时,褐牙鲆组织中 GST 的 mRNA 表达水平上升,说明 GST 开始清除活性氧分子. 但当盐度降低到 0 时,酶的表达水平下降,认为此刻细胞已经受损,抵御氧化胁迫的能力下降. 刘伟等[27]研究认为,在低盐度胁迫下,大麻哈鱼(Oncorhynchus keta)肝组织发生病变,提示盐度环境已经超出了鱼体所能承受的生理调节范围. 据此本文推测,银鲳幼体肝脏中GST 下降是由于机体对低盐度的耐受性已至极限,此时肝脏细胞已受到损害,因而无法继续发挥消除氧化脂质的作用.在抗氧化系统中,谷胱甘肽(GSH)通过间接还原过氧化物或直接消除羟自由基来减少 ROS 过量释放对细胞造成的伤害[28-29]. 而 GR 正是在辅酶NADPH 的参与下,通过催化 GSSG(氧化型谷胱甘肽)再次向其还原态鄄GSH 转变,来保持细胞中高度稳定的 GSH 含量和 GSH/ GSSG 比率,进而提高细胞的抗氧化能力[29-30]. 在本研究中,在盐度 15 下 24 h时,肝脏的 GR 活力显著上升,表明低盐度刺激在一定程度上激活了该抗氧化酶. 但在银鲳幼鱼不同的组织器官中,GR 被激活时的起始盐度不同[23]. 这也说明 GR 等抗氧化酶对盐度改变的响应具有时序性和组织器官特异性[23]. 在机体达到耐受极限时,GR活力也出现了下降.3郾 2摇 盐度与银鲳幼鱼 ATP 酶活力ATP 酶是机体中离子调控的重要蛋白酶. 鳃和肾脏是硬骨鱼中负责执行离子调控的两大重要器官[7]. 在高渗的海水中,硬骨鱼体细胞在不断丧失水分的同时也摄入了大量的盐分. 为了维持细胞质膜中离子的通透性,保持细胞内环境中各种离子浓度。