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水华束丝藻胞外聚合物生物活性的研究

吕莹  
【摘要】: 滇池是我国第六大淡水湖泊,由于束丝藻水华的频繁发生,滇池失去了往日的清澈和美丽。水华束丝藻是滇池冬春季节发生水华的优势种类,而夏秋季滇池大量发生的微囊藻水华极为严重,因此水华的爆发条件和水体生物多样性问题值得关注。有可能水华束丝藻在生长的过程中分泌的胞外聚合物对维持其自身优势种的形成和水生态系统中生物多样性变化起着重要作用。为了进一步证实这一功能,本文以滇池分离水华束丝藻的胞外聚合物为材料,以斑马鱼星形神经胶质细胞和A431细胞为研究对象。主要研究结果如下: 1.以滇池分离的水华束丝藻提取胞外聚合物。 整个提取过程为:用0.45μm的纤维滤膜除去藻体,将除尽藻体的培养液浓缩、纯化。 2.对斑马鱼星形神经胶质细胞和A431细胞形态的影响 用不同浓度的EPS-A处理细胞后发现随胞外聚合物浓度的增大和作用时间的延长,细胞贴壁能力明显下降,脱落细胞数量显著增多,细胞的形状较对照组变化不大。 3.对斑马鱼星形神经胶质细胞和A431细胞增殖抑制作用 用不同浓度的水华束丝藻胞外聚合物处理斑马鱼星形神经胶质细胞和A431细胞后,细胞存活力随浓度的升高和处理时间的延长而降低。对斑马鱼星形神经胶质细胞的半致死剂量(LC_(50))是2.35mg/mL,对A431细胞的半致死剂量(LC_(50))是3.17mg╱mL。 4.对A431细胞的细胞周期的影响 PI染色法测定细胞凋亡率的结果显示,EPS-A作用48h后,实验组凋亡细胞所占比例较少,作用72h后,凋亡率是26.59%,凋亡峰不是很明显。因此EPS-A诱导A431细胞凋亡是通过影响整个细胞周期而起作用的,但其确切机制不清楚。 5.对A431细胞线粒体膜电位的影响 流式细胞仪检测细胞线粒体膜电位的结果显示,EPS-A处理细胞后,在24h~72h内,线粒体膜电位降低。 6.对A431细胞的PI和Rh123双染 为了更进一步了解单个细胞的线粒体膜电位和细胞膜完整性,EPS-A处理48小时后,部分细胞从PI~-Rh~+漂移到PI~-Rh~-,表明此时部分细胞膜完整,但线粒体膜电位下降。 7.对A431细胞超微结构的影响 电镜结果显示,对照组细胞细胞核明显可见,染色质分布比较均匀,细胞器丰富,细胞膜与核膜完整。经低浓度的EPS-A处理细胞48h后,染色质发生固缩,细胞膜出现破裂。经高浓度的EPS-A处理细胞48h后,细胞质浓缩,细胞的形状严重发生改变,粗面内质网扩张成池,但核膜没有发生破裂,没有凋亡小体形成。 8.对A431细胞抗氧化系统的影响 EPS-A处理后细胞内的抗氧化酶的变化情况:处理24和48小时后,SOD活性高于对照组,而CAT和POD活性普遍低于对照组,说明EPS-A极大激活了SOD活性,而抑制了CAT和POD的活性;然而,随着处理时间的继续延长,SOD、CAT和POD的酶活性都被抑制,并在处理的72小时和96小时显著低于对照,可能是产生太多的H_2O_2抑制了SOD活性,而CAT和POD不能有效地清除H_2O_2,使的细胞内抗氧化系统失去平衡,最后导致细胞凋亡。 结果表明,EPS-A对斑马鱼星形神经胶质细胞的形态和增殖有一定的影响,EPS-A对A431细胞有一定的抗肿瘤活性;从诱导凋亡率和膜电位方面看,EPS-A可能的抗肿瘤机理是通过线粒体途径介导发生的,引起凋亡的机理可能是细胞周期阻滞、线粒体跨膜电位崩溃,及氧自由基的增加和抗氧化酶活性下降所致;因此,水华束丝藻胞外聚合物对水生态系统中其他生物的存在,多样性下降起着重要的生理及生物活性功能。


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