食物中多氯联苯PCB 126对南方鲇的致死效应及代谢胁迫的研究

于2007年10－12月,为探讨食物中多氯联苯126（3,3′,4,4′,5-pentachlorobiphenyl, PCB 126）对南方鲇（Silurus meridionalis Chen）的致死效应及代谢胁迫作用,将72尾南方鲇幼鱼分为6个实验组,配制PCB 126含量分别为0、50、100、200、400和800 μg/kg的6组饲料,采用室内养殖系统,在（27.5±0.2）℃水温条件下以3％BW/d的日粮水平单尾喂养8 周。观测结果表明：PCB 126含量为0、50和100 μg/kg的饲料组在实验期间无实验鱼死亡,至实验结束时的PCB 126总摄入量分别为0、30.56和66.66 μg/kg;而200、400和800 μg/kg的饲料组有实验鱼死亡,半致死时间（Median lethal time, LT50）分别为34d、16d和11d,与饲料中PCB 126水平呈负相关,至半致死时PCB 126总摄入量分别为90.18、92.05和94.11 μg/kg,三者间无显著差异,但均显著高于无实验鱼死亡饲料组的PCB 126总摄入量（p<0.05）;肝指数（Hepatosomatic index , HSI）及静止代谢率随饲料中PCB 126水平的增加而升高;在无实验鱼死亡的饲料组,肝线粒体代谢耗氧率和细胞色素c氧化酶（Cytochrome c oxidase , CCO）活性随饲料中PCB 126水平的增加而升高,而在有实验鱼死亡的饲料组,肝线粒体代谢耗氧率和CCO活性则随饲料中PCB 126水平的增加而呈下降趋势。本研究提出,PCB 126对南方鲇的致死临界累计摄入量在92 μg/kg左右;PCB 126对南方鲇在整体水平表现为使静止代谢增强的胁迫效应,但在肝线粒体水平表现为低浓度使其代谢耗氧率增强,这应当是该种鱼应对多氯联苯类污染物的一种生理调节结果,而高浓度的PCB 126则使肝脏功能受到不可耐受的损害,不能对胁迫做出进一步的代谢调节。     

温度对南方鲇肝组织离体线粒体代谢耗氧率的影响

于2007年2月,把40尾南方鲇1龄幼鱼分为5个不同的温度处理组,用流水式呼吸仪测定每尾实验鱼的静止代谢率(Ms:mg O2/h·kg),随即处死该实验鱼,提取其肝脏线粒体,采用氧电极在与其静止代谢测定相同的温度条件下以琥珀酸为代谢底物测定其线粒体的代谢耗氧率.在12.5、17.5、22.5、27.5和32.5℃条件下,静止代谢率的值分别为26.64、49.03、73.64、102.40、156.72mg O2/h·kg,单位线粒体蛋白重量的线粒体耗氧率(Mp)分别为12.24、11.76、16.28、21.56和31.43nmol O2/min·mg,单位组织重量的线粒体耗氧率(Mt)则分别为64.02、78.72、117.51、121.57和194.20nmol O2/min·g.为了比较南方鲇肝脏离体线粒体的底物偏好性,在27.5℃条件下还测定了其以丙酮酸 苹果酸为底物时的耗氧率.结果显示:该种鱼肝脏离体线粒体对琥珀酸的氧化代谢能力显著高于丙酮酸 苹果酸(p<0.05);在实验温度范围内,鱼体的Ms、Mp和Mt值分别与温度(T: ℃)之间呈显著的双对数直线相关,协方差分析表明,鱼体静止代谢率与线粒体代谢率回归方程的斜率(温度指数b)差异显著(p<0.05),即鱼体静止代谢率与线粒体代谢率随温度变化的趋势不一致.经过计算发现:在最低实验温度条件下(12.5℃)肝器官线粒体代谢总耗氧率占鱼体静止代谢总耗氧率的比例显著高于其他温度梯度(p<0.05).通过讨论认为:在低温条件下,肝脏线粒体代谢水平随温度下降速率的减小是该种鱼抵抗低温的适应性调节机制.     

鱼类适应环境温度的代谢补偿及其线粒体水平的调节机制

由于水体环境所处的纬度及水体的深度、盐度、流动状态的不同,其温度状态在地球上的空间分布格局千变万化,水生生动物在进化过程中形成了一系列适应不同环境温度的生理生态学机制,尤其是进化出可生存于极端温度条件下的多个物种,扩大了动物的分布范围,     

南方鲇不同组织间线粒体代谢的比较研究

采用人工繁殖的同批南方鲇(Silurus meridionalis Chen)幼鱼为研究对象,分别在7.5、10、12.5、17.5、22.5、27.5、32.5、35和37.5℃条件下测定其心脏、肾脏、肝脏、脑和白肌的线粒体呼吸率、细胞色素c氧化酶(CCO)的活性,以检测不同组织线粒体的含量及代谢特征的差异性。在27.5℃下,南方鲇心脏、肾脏、肝脏、脑和白肌线粒体状态3呼吸率分别为69.94、30.98、32.36、18.89和7.34 nmol O2/min.mg;CCO活性分别为676.54、327.46、294.34、153.23和65.73 nmol O2/min.mg。统计检验表明,状态3呼吸率和CCO活性均表现为:心脏显著高于其他4种组织(P<0.05),白肌则要显著低于其他4种组织(P<0.05),肾脏和肝脏之间差异不显著,但均显著高于脑(P<0.05)。试验测定了以上5种组织的柠檬酸合酶(CS)活性来表征组织中线粒体含量。在27.5℃条件下CS的活性则分别是17.93、7.20、8.42、6.12和1.35 U/mg,心脏显著高于其他4种组织(P<0.05),肝脏、肾脏和脑之间差异不显著,但都显著高于白肌(P<0.05)。在7.5℃—32.5℃范围内,南方鲇的心脏、肝脏、肾脏、脑和白肌5种组织的线粒体状态3呼吸率和CCO活性均随着温度的升高而增加,但在高温端,心脏中这两种代谢指标开始出现随温度上升而下降的趋势。在低温端(7.5℃—10℃)和高温端(35℃—37.5℃),各组织线粒体呼吸率RCR值多数小于4,在37.5℃下的心脏和7.5℃下的白肌的RCR值分别低至1.76和1.85。研究结果提示,南方鲇不同组织间线粒体含量可以由CS活性作为间接指标进行比较,而各组织间线粒体含量及其代谢能力存在较大的差异。心脏表现出高含量、高代谢能力和低的耐受高温能力;白肌为低含量、低代谢能力和低的耐受低温能力;肝脏、肾脏和脑表现为中等含量、中等活性和较高的耐受极端温度能力。     

温度及光照驯化对南方鲇线粒体代谢补偿调节的影响

为了检验在季节驯化中温度和光周期分别对南方鲇（Silurus meridionalis Chen）组织线粒体代谢补偿效应的调节作用,研究对实验鱼进行了4个系列的驯化处理:（1）低温等光周期12.5℃,12L:12D,体重:（186.362.77） g;（2）高温等光周期27.5℃,12L:12D,体重:（202.807.99） g;（3）短光照中等温8L:16D,20℃,体重:（284.8013.47） g;（4）长光照中等温度16L:8D,20℃,体重:（283.7015.60） g,每组均为24尾鱼。驯化8周后取样,测定了各驯化组鱼体心脏、肝脏和肾脏的器官质量（器官指数）,以及这3种器官组织线粒体在测定温度为12.5℃、20℃和27.5℃时的呼吸率和细胞色素C氧化酶（CCO）活性。结果显示,在等光周期条件下,低温驯化组（12.5℃,12L:12D）实验鱼的心脏、肝脏和肾脏的器官指数均显著高于高温驯化组（27.5℃,12L:12D）;在中等温度条件下不同光照处理的实验鱼之间器官指数无显著差异。在中等温度条件下短光照驯化组（8L:16D,20℃）鱼体的心脏、肾脏和肝脏组织线粒体呼吸率和CCO活性均显著高于长光照组（16L:8D,20℃）;而在等光周期条件下的不同温度驯化并没引起这3种组织线粒体的呼吸率和CCO活性的明显差异。综合认为:在季节驯化过程中,光周期改变是引起线粒体代谢能力的主要因素,温度变化则是调整器官组织重量的主要因素,光周期与温度对南方鲇线粒体代谢机制的调整具有协同作用。