水相Cd2+在南美白对虾体内的富集及氧化应激特征

为阐明水相环境中重金属镉元素(Cadmium, Cd)在甲壳类海产品中的富集与代谢过程、亚细胞微区分布特征和生物体氧化应激效应, 文章以南美白对虾(Litopenaeus vannamei)为研究对象, 应用双箱动力学模型设置了水环境下不同Cd暴露水平的富集吸收与清水净化释放试验, 实时监测南美白对虾内脏团和肌肉组织的Cd含量及谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-transferase, GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPx)和过氧化氢酶(Catalase, CAT)酶活力随时间变化情况, 同时结合差速离心技术分析了Cd富集后在机体内脏组织团中的亚细胞微区分布特征。实验得出南美白对虾对水环境中Cd的富集能力与水体暴露浓度呈明显的正相关关系, 内脏团组织是南美白对虾最主要的Cd元素吸收与代谢组织, 其对Cd的吸收速率、净化速率、生物富集因子及平衡状态时Cd含量均显著高于肌肉组织, 在相同暴露剂量下前者的生物富集因子平均为后者的75.5倍, 肌肉组织的Cd生物学半衰期明显长于内脏组织; Cd主要储存于类金属硫蛋白(Metallothionein-like protein, MTLP)和细胞碎片(Cell debris, CD)组分中, 少部分存在于细胞器(Organelle, ORG)、富含金属颗粒(Metal-rich granules, MRG)和热敏感蛋白(Heat sensitive protein, HSP), 且随着富集过程的持续, Cd的亚细胞微区分布发生动态变化, MTLP、ORG和HSP中Cd含量百分比逐渐升高, CD和MRG中的Cd含量百分比呈逐渐下降; 在肝脏和肌肉组织中GST、GPx和CAT酶活力在Cd富集阶段均持续显著升高, 在净化释放阶段处于下降趋势, 同一试验组下肝脏组织中抗氧化酶酶活力明显高于对应的肌肉组织。研究旨在阐述甲壳类海洋生物对环境中Cd元素的富集与分布特征, 了解Cd富集可能性机理, 为海洋甲壳类Cd污染风险评价与环境控制提供科学依据。