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阿特拉津和毒死蜱单一及联合暴露对鲤鱼毒理作用的研究

邢厚娟  
【摘要】: 农业生产中,除草剂和杀虫剂混合应用的现象普遍存在,使用不当造成了对环境的复合污染,增加了评价农药对环境生物生态危害的复杂性。阿特拉津(Atrazine)和毒死蜱(Chlorpyrifos)分别为三氮苯类和有机磷类农药,在农业生产中广泛应用,这些农药能通过地表径流、淋溶、干/湿沉降等方式进入水体,在影响大型水生植物和浮游藻类的同时,对鱼类等水生动物也具有一定的毒理效应。近年来,因这两种农药使用量大、残留期长、水体环境中检出率高和对动物表现出一定的毒性作用等而受到广泛关注。但二者对水生脊椎动物的毒理学研究刚刚起步,为了丰富其毒理学资料,本文以鲤鱼为供试生物,研究了阿特拉津和毒死蜱单一及联合急性毒性,并在此基础上研究了阿特拉津(4.28μg/L、42.8μg/L和428μg/L)、毒死蜱(1.16μg/L、11.6μg/L和116μg/L)以及二者联合亚慢性暴露(1.13μg/L、11.3μg/L和113μg/L)对鲤鱼抗氧化功能(SOD、CAT、GPx、MDA)、生化指标(ATPase、GSTs、AChE、CbE)、组织结构、基因表达(GSTT、GSTK、GSTR、GSTM、HSP70、AChE)的影响以及受试物的雌激素效应(血清E2含量、肝脏VtgII和ER-a mRNA表达)和在不同组织器官中的残留。研究结果表明: 1.通过急性实验可知,阿特拉津对鲤鱼的24 h、48 h、72 h和96 h LC50分别为8.433 mg/L、5.346 mg/L、3.189 mg/L和2.142 mg/L,安全浓度为0.214 mg/L,按农药毒性分级标准,其对鲤鱼属高毒性农药;毒死蜱对鲤鱼的24 h、48 h、72 h和96 h LC50分别为1.538 mg/L、1.309 mg/L、0.840 mg/L和0.582 mg/L,安全浓度为0.058 mg/L,按农药毒性分级标准,其对鲤鱼属剧毒性农药;阿特拉津和毒死蜱按质量浓度比1:1联合暴露对鲤鱼的24 h、48 h、72 h和96 h LC50分别为1.330 mg/L、1.299 mg/L、0.971 mg/L和0.565 mg/L,安全浓度为0.057 mg/L,按农药毒性分级标准,其对鲤鱼属剧毒性农药。 2.阿特拉津和毒死蜱单独及联合暴露均能导致鲤鱼肝脏、脑、肾脏和鳃各组织发生损伤,使其生理机能降低。不同浓度暴露后,病理组织结构变化的差异为判断和分析阿特拉津和毒死蜱单独及联合毒性效应提供了形态学依据。 3.阿特拉津和毒死蜱单独及联合暴露均能诱导鲤鱼机体发生氧化应激,导致CAT、GPx、SOD活性降低以及MDA含量增加,进而破坏机体抗氧化防御系统及清除自由基功能,造成鲤鱼各组织发生氧化损伤,影响其正常的生理机能。 4.在暴露末期和恢复末期,所有处理组Na+/K+-ATPase活性均低于对照组, Mg2+-ATPase活性仅有高剂量组显著下降(P0.05);暴露鱼AChE在脑和肌肉组织中的活性变化比肝脏、肾脏和鳃组织更敏感,并表现为联合暴露组对AChE活性抑制作用大于毒物单独暴露;暴露鱼肝脏、脑和肌肉CbE活性也相应的发生改变;暴露鱼GSTs活性随着染毒剂量的增加总体上呈下降趋势,这些结果证明阿特拉津和毒死蜱单独及联合暴露均能在一定程度上影响其相应的酶学指标发生变化,为认识和研究阿特拉津和毒死蜱的毒理学作用提供依据。 5.通过对血清中E2含量和肝脏组织中VtgII和ER-a mRNA表达的检测,证明阿特拉津在一定浓度范围内具有雌激素作用;毒死蜱能够诱导E2含量和ER-a基因mRNA表达的增加,但VtgII基因mRNA表达下降,初步认为毒死蜱可能具有雌激素效应。 6.在阿特拉津和毒死蜱实验浓度范围内,各组织GST亚型和HSP70基因mRNA表达下调或上调,表明GST亚型和HSP70基因在阿特拉津和毒死蜱发挥毒性作用过程中起着重要的作用。 7.通过对暴露处理和恢复处理鲤鱼体内各组织阿特拉津和毒死蜱及其代谢产物的残留检测,结果显示,在暴露末期随着染毒剂量的增加,各组织内阿特拉津和毒死蜱及其代谢产物的检出量增加,经过20 d恢复处理后,各组织内农药及代谢产物的残留量明显低于暴露末期,但仍能检出,并且各组织的残留情况是不同的,说明阿特拉津和毒死蜱进入鲤鱼体内后会以原型或代谢产物的形式富集在各个组织器官,并且不同器官对其阿特拉津和毒死蜱及其代谢产物的富集能力也存在差异。 综上所述,阿特拉津和毒死蜱对鲤鱼分别属于高毒和剧毒农药;无论是阿特拉津和毒死蜱单独暴露还是联合暴露,在相应的暴露浓度和暴露时间条件下,在各个组织均能检测阿特拉津和毒死蜱及其代谢产物的存在,并且均能引起各组织的病理学损伤,抑制组织内解毒酶(AChE、GSTs和CbE)和ATPase活性,诱导机体氧化应激的发生,破坏机体抗氧化防御系统及清除自由基功能,并从分子水平也证明阿特拉津和毒死蜱对鲤鱼具有很高的毒性作用。同时,本研究所选的雌激素指标在阿特拉津作用下,均能被诱导,说明阿特拉津具有雌激素作用;对毒死蜱研究的结果发现,毒死蜱只在一定程度上影响E2含量和ER-a mRNA表达的增加,而对VtgII基因mRNA表达变化较小,初步认为毒死蜱可能具有雌激素作用。


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