西草净对四角蛤蜊的毒性效应.pdf

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第 18 卷 第 3 期 2023 年 6 月Vol.18,No.3 Jun.2023 基金项目:山东省重点研发计划项目(2018GHY115041);山东省贝类产业技术体系(SDAIT-14-08)第一作者:彭中校(1995),男,硕士研究生,研究方向为食品质量与安全,E-mail: *通信作者(Corresponding author),E-mail:DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20220518001彭中校,刘鸽,黄会,等.西草净对四角蛤蜊的毒性效应J.生态毒理学报,2023,18(3):478-490Peng Z X,Liu G,Huang H,et al.Toxic effect of simetryn onMactra veneriformisJ.Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(3):478-490(in Chinese)西草净对四角蛤蜊的毒性效应彭中校1,2,3,刘鸽4,黄会1,韩典峰1,曹伟1,王明磊1,杨玉艳5,宫向红1,2,拾,张秀珍11.山东省海洋资源与环境研究院,山东省海洋生态修复重点实验室,烟台 2640062.烟台市海珍品质量安全控制与精深加工重点实验室,烟台 2640063.上海海洋大学食品学院,上海 2013064.莱州市海洋发展和渔业服务中心,烟台 2614995.东营市海洋发展研究院,东营 257091收稿日期:2022-05-18 录用日期:2022-08-23摘要:除草剂污染对海洋环境以及水产品质量安全的影响已引起广泛关注,其中除草剂对滩涂贝类质量安全的影响尚不明确。为探究常用除草剂西草净(simetryn)对黄河三角洲滩涂贝类养殖的影响,本文以四角蛤蜊(Mactra veneriformis)为实验对?象,研究不同质量浓度西草净胁迫对四角蛤蜊鳃和肝胰腺抗氧化酶活性和组织结构的影响,测定胁迫阶段和净水消除阶段不同时间点各组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量变化,观察组织的显微结构变化并测定了药物残留量。结果显示,鳃的酶活性在 0.210-3mg L-1、1.010-2mg L-1浓度药物胁迫下被抑制,肝胰腺酶活性则在 0.210-3mg L-1浓度被诱导,1.010-2mg L-1浓度被抑制,肝胰腺 MDA 含量在胁迫初期显著升高。所有实验组 2 种组织的 SOD、CAT 活性和 MDA 含量均能在净水消除阶段恢复至正常水平,表明 1.010-2mg L-1及以下浓度的西草净胁迫 21 d 后,对抗氧化酶系统的毒性效应是可逆的。西草净胁迫下,鳃的网格结构融化,鳃丝变松散,出现病变结构;肝胰腺消化管受损,结构脱落,出现小空腔。组织的药物含量均在染毒阶段第 10 天达到最大,残留药物可通过清水恢复消除。结果表明,西草净对四角蛤蜊产生了明显的氧化和组织损伤,同时探讨了其对滩涂贝类质量安全的影响,为实现滩涂贝类养殖质量可控化发展提供参考。关键词:西草净;四角蛤蜊;慢性毒性;氧化损伤;组织损伤;生态风险文章编号:1673-5897(2023)3-478-13 中图分类号:X171.5 文献标识码:AToxic Effect of Simetryn on Mactra veneriformisPeng Zhongxiao1,2,3,Liu Ge4,Huang Hui1,Han Dianfeng1,Cao Wei1,Wang Minglei1,Yang Yuyan5,Gong Xianghong1,2,*,Zhang Xiuzhen11.Shandong Marine Resource and Environment Research Institute,Shandong Key Laboratory of Marine Ecological Restoration,Yantai264006,China2.Yantai Key Laboratory of Quality and Safety Control and Deep Processing of Marine Food,Yantai 264006,China3.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China4.Laizhou Marine Development and Fisheries Service Center,Yantai 261499,China5.Dongying Marine Development Research Institute,Dongying 257091,China第 3 期彭中校等:西草净对四角蛤蜊的毒性效应479 Received 18 May 2022 accepted 23 August 2022Abstract:The effect of herbicide pollution on the marine environment and quality and safety of aquatic producthas been of great concern,and the impact of herbicides on the quality and safety of tidal flat shellfish is still un-clear.To explore the effects of simetryn used commonly on shellfish in the Yellow River Delta,the effects of sime-tryn of different concentrations on gill and hepatopancreas antioxidant enzyme activity and tissue structure ofMac-tra veneriformiswere investigated.Superoxide dismutase(SOD),catalase(CAT)activities and malondialdehyde?(MDA)content were measured in tissues at different time in exposure and elimination phases.The changes of mi-crostructural of tissues were observed and drug residues were determined.The results showed that the enzyme ac-tivity of gills was inhibited under 0.210-3mg L-1and 1.010-2mg L-1of simetryn,while the enzyme activity ofhepatopancreas was induced at 0.210-3mg L-1and inhibited at 1.010-2mg L-1.SOD,CAT activity and MDAcontent of the two tissues in all experimental groups could return to normal during the elimination phase,indicatingthat the toxic effects on antioxidant enzyme system were reversible after exposed to simetryn at 1.010-2mg L-1or below for 21 d.The mesh structure of the gills melted,the gill filaments became loose,and diseased structureappeared;the hepatopancreatic digestive canal was damaged,the structure fell off,and small cavity appeared.Thecontent of simetryn in the tissues reached the maximum on the 10th day of exposure phases,and the residual couldbe eliminated by the depuration.Simetryn is not easy to be enriched inMactra veneriformis,and can be metabo-?lized and excreted quickly,and its toxic effect onMactra veneriformiscan also be weakened.The results showed?that simetryn were observed to exert obvious oxidation and tissue damage toMactra veneriformis,and its influenceon the quality and safety of tidal flat shellfish was also discussed,which offered a reference for the risk assessmentof marine ecosystems and achieved a controllable level of quality and safety in shellfish aquaculture in tidal areas.Keywords:simetryn;Mactra veneriformis;chronic toxicity;oxidative damage;tissue damage;ecological risk 三嗪类除草剂是 20 世纪 5070 年代上市的一类除草剂产品,在全球范围内拥有较大的市场体量1。由于长期和大量的使用,导致除草剂在环境中的残留问题凸显,进而对环境、农作物和非靶标生物造成污染,因此引起国内外学者关于除草剂毒理学、生态环境风险评估等研究2。西草净属于三嗪类除草剂,化学名称 2-甲硫基-4,6 二(乙胺基)-1,3,5-三嗪,自20 世纪50 年代开始使用,广泛用于田间除草3-4。四角蛤蜊(Mactra veneriformis)是黄河三角洲滩?涂贝类养殖的重要物种之一,主要栖息在滩涂区域的泥沙中5,活动范围有限,受海域中除草剂污染的风险较大。已有研究人员在水体中检测出西草净,且检出频率高、浓度高6。目前关于西草净污染对非靶标生物的毒性效应的可参考文献较少,主要研究内容包括西草净对鱼类7、两栖动物急性8和慢性毒性9,对蕨类植物生长10、浮游植物群落的影响11以及河流污染风险评估12等。这些研究局限于淡水系统,研究西草净对海洋动物胁迫的实验数据甚少,尚未有关于西草净污染对海水贝类的毒性效应研究,西草净在海域的污染状况、生态风险以及对滩涂贝类质量安全的影响尚不明确。本研究以我国滩涂贝类常见品种四角蛤蜊为研究对象,通过研究在西草净胁迫与净水消除条件下,四角蛤蜊鳃和肝胰腺超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量变化,在胁迫条件下鳃和肝胰腺组织显微结构的变化,以及在整个实验过程中四角蛤蜊软体组织与体液中西草净残留含量的变化,从氧化胁迫、组织病理学和生物富集的角度,分析西草净胁迫对四角蛤蜊的毒性效应,阐述药物剂量、胁迫时间和贝类受损程度的相关性,探讨西草净对贝类质量安全的影响,为实现滩涂贝类养殖质量可控化发展提供参考。1 材料与方法(Materials and methods)1.1 实验生物四角蛤蜊购自山东省潍坊市,选取规格一致、外表完整、无病害的四角蛤蜊,体质量(11.560.55)g,壳长(4.300.60)cm。实验前将四角蛤蜊在实验条件下暂养 7 d,期间海水连续充氧,每天定时换海水1 次、投喂金藻(Chrysophyta)硅藻(Bacillariophyta)混480 生态毒理学报第 18 卷合物 1 次,在死亡率低于 5%并保持稳定后,选择健康、反应灵敏的四角蛤蜊进行实验。1.2 实验条件实验用容器为 60 L 长方体玻璃水缸,实验用海水为新鲜、清洁海水,水温(131),pH 7.8 8.0,实验期间持续微量充气,实验前在实验室内预存放 3d,以保持相应的理化因子稳定。实验前四角蛤蜊和海水需经检测,确定不含西草净。1.3 仪器与试剂主要仪器:匀浆机(25E-0013,美国 PROScientific公司)、离心机(JXN17A08,美国 Beckman Coulter 公司)、酶标仪(MULTISKAN FC,美国赛默飞公司)、紫外可见分光光度计(U-2900,日本日立有限公司)、恒温水浴锅(B-491,瑞士步琦有限公司)、恒温水浴摇床(SHA-2A,常州诺基仪器有限公司)、切片机(RM2255,德 国 徕 卡 有 限 公 司)、自 动 染 色 机(5T5010,德国徕卡有限公司)、光学显微镜(DM500,德国徕卡有限公司)、全自动组织脱水机(TP1020,德国徕卡有限公司)、包埋机(Histocentre2,英国 Shan-don 公司)、气相色谱-质谱联用仪(7890B/5977B,美国安捷伦公司)、超声波清洗机(SB-25-12DT,宁波新芝生物科技公司)和氮吹仪(N-EVAP,美国 Organo-mation 公司)。试剂与药品:西草净(德国 Dr.Ehrenstorfer 公司,分子式 C8H15N5S,CAS 号 1014-70-6,化学结构见图 1),纯度95%。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)生化检测试剂盒及考马斯亮蓝试剂盒(以上均购自南京建成生物研究所),Davidsons 固定液、苏木精-伊红染色液(索莱宝科技有限公司),甲醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷、二氯甲烷、环己烷(农残级,美国默克公司)。1.4 实验方法1.4.1 亚慢性毒性实验参考笔者课题组对山东近岸海域贝类养殖区及图 1 西草净化学结构Fig.1 Chemical structure of simetryn河道口海水中除草剂的调查检出浓度范围,设置 3个西草净浓度组,分别为 0.210-3、1.010-3、1.010-2mg L-1,并设置一个 0.05 mL L-1溶剂(丙酮)对照组,每组 3 个平行。实验水缸中注入 30 L 海水,预先加入西草净储备液,待其达到预设的除草剂浓度并稳定后随机放入 100 只经过暂养的四角蛤蜊。采用半静态水质接触染毒法,每隔24 h 换1/2 海水,投喂金藻硅藻混合物,并补充相应体积的药物储备液,控制海水中的药物浓度。实验期间连续充气,及时捞出死亡个体。染毒实验持续 21 d,染毒实验结束后,将剩余四角蛤蜊转入清洁海水中,进行消除实验,持续 14 d。1.4.2 抗氧化酶指标的测定分别在染毒阶段的第 1、2、4、7、10、15、21 天和消除阶段的第 1、3、6、10、14 天,每个水缸每次随机取四角蛤蜊 2 只,放于冰槽上解剖,取鳃和肝胰腺,按组织分别放入已标记的 1.5 mL 冻存管中并于液氮罐中冷冻 24 h,转移至-80 冰箱保存待测。指标测定时准确称取组织样品于离心管中,按质量与体积之比为 1 9 加入冷生理盐水,冰水浴条件下,用匀浆机制备成浓度 10%的组织匀浆,离心机2 000 r min-1离心 10 min,取上清液。用生理盐水稀释成相应的最佳样品浓度,用于抗氧化酶指标的测定。组织蛋白定量测定采用考马斯亮蓝法,SOD活性测定采用黄嘌呤氧化法,CAT 活性测定采用紫外比色法,MDA 定量测定采用硫代巴比妥酸法,具体实验操作参照试剂盒说明书。1.4.3 组织结构的观察分别在染毒阶段第 0、11 和 21 天,每个水缸每次随机取四角蛤蜊 3 只,取鳃和肝胰腺,Davidsons液固定 12 24 h,转移到 70%酒精保存。经梯度酒精(体积分数70%、80%、95%和100%)脱水,二甲苯透明,软蜡透蜡,硬蜡包埋,德国 Leicar 切片机切成6 m 的连续切片,然后贴片,37 烤片,苏木精-伊红染色,中性树胶封片,最后在光学显微镜下观察并拍照记录。1.4.4 西草净残留量的测定分别在染毒阶段第 1、2、4、6、10、15、21 天和消除阶段第 1、3、6、10、14 天,每个水缸每次随机取四角蛤蜊 3 只,用清洁海水淋洗后解剖,取全部软体组织与体液放入标记的 15 mL 离心管中,密封-20 保存待测。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定样品的西草净含量,前处理过程主要为:5第 3 期彭中校等:西草净对四角蛤蜊的毒性效应481 g 匀浆样品经乙酸乙酯-二氯甲烷混合溶剂(3 2,V/V)提取 2 次,离心取上清液,40 蒸干、复溶后?过凝胶 GPC 系统净化,再次蒸干、复溶后过 HLB柱,洗脱液经40 氮吹至近干,1 mL 乙酸乙酯定容上机测定。1.5 数据处理亚慢性毒性试验数据利用 SPSS26.0 软件进行分析处理,结果用平均值标准差(MeanSD)表示,采用单因素方差分析法(one-way,ANOVA)分析统计各指标的差异,并用 LSD 法比较组间差异,P0.05、?P0.01 表示差异显著;Origin 2021 作图。2 结果(Results)2.1 四角蛤蜊死亡率暴露实验结束时,对照组、0.210-3、1.010-3、1.010-2mgL-1浓度组四角蛤蜊死亡率分别为5.56%、3.75%、3.00%和 2.75%,稳定在 5%左右及以下。2.2 西草净胁迫对四角蛤蜊鳃和肝胰腺 SOD 活性影响西草净胁迫对四角蛤蜊鳃 SOD 活性影响如图2 所示。0.210-3mgL-1浓度组 SOD 活性在染毒阶段显著低于对照组,在消除阶段显著升高并恢复到对照组水平。1.010-3mgL-1浓度组 SOD 活性在染毒阶段高于对照组,并于第 10 天后呈显著差异;在消除阶段初期活性有所下降,在第 3 天又上升并达到峰值,后期恢复到对照组水平。1.010-2mg L-1浓度组 SOD 活性除第 7 天低于对照组外,其他实验阶段与对照组相比无显著差异。西草净胁迫对四角蛤蜊肝胰腺 SOD 活性影响如图 3 所示。0.210-3mgL-1、1.010-3mgL-1浓度组 SOD 活性在染毒阶段均高于对照组,0.210-3mg L-1浓度组差异性更显著。1.010-2mgL-1浓度组 SOD 活性上下波动,第 15 天显著低于对照组。在消除阶段,3 个浓度组均恢复至对照组水平。2.3 西草净胁迫对四角蛤蜊鳃和肝胰腺 CAT 活性影响 西草净胁迫对四角蛤蜊鳃 CAT 活性影响如图4所示。0.210-3mgL-1浓度组 CAT 活性在染毒阶段均低于对照组,差异显著;在消除阶段活性升高,稍高于对照组。1.010-3mgL-1浓度组 CAT 活性在染毒前期处于对照组水平,第 21 天显著低于对照组;在消除第 3 天显著升高(P0.01),后恢复至对照?组水平。1.010-2mgL-1浓度组 CAT 活性在染毒阶段整体低于对照组,第 21 天降至最低值;消除阶段恢复至对照组水平。图 2 不同浓度西草净对四角蛤蜊鳃 SOD 活性的影响(n=3)注:*表示与对照组相比差异显著(P0.05),*表示与对照组相比差异显著(P0.01);下同。Fig.2 Effect of different concentrations of simetryn on SOD activity in gills ofMactra veneriformis(n=3)Note:*Indicate s significant difference compared with control group(P0.05);*Indicates significant difference comparedwith control group(P0.01);the same below.482 生态毒理学报第 18 卷图 3 不同浓度西草净对四角蛤蜊肝胰腺 SOD 活性的影响(n=3)Fig.3 Effect of different concentrations of simetryn on SOD activity in hepatopancreas ofMactra veneriformis(n=3)图 4 不同浓度西草净对四角蛤蜊鳃 CAT 活性的影响(n=3)Fig.4 Effect of different concentrations of simetryn on CAT activity in gills ofMactra veneriformis(n=3)西草净胁迫对四角蛤蜊肝胰腺 CAT 活性影响如图 5 所示。在染毒阶段,0.210-3mgL-1浓度组CAT 活性整体高于对照组,第 1 天达到峰值,差异显著;1.010-3mgL-1浓度组 CAT 活性呈下降-上升趋势,第 7 天降至最低,显著低于对照组;1.0 10-2mg L-1浓度组 CAT 活性始终低于对照组,第7、10 天差异显著。在消除阶段,3 个浓度组活性均恢复至对照组水平。2.4西草净胁迫对四角蛤蜊鳃和肝胰腺 MDA 含量影响 西草净胁迫对四角蛤蜊鳃 MDA 含量影响如图6 所示。在染毒阶段,0.210-3mg L-1、1.010-3mg L-1浓度组 MDA 含量上下波动,与对照组相比整体而言差异不显著;1.010-2mgL-1浓度组 MDA含量呈逐步下降趋势,第 21 天降至最低值,与对照组相比差异显著。1.010-3mg L-1浓度组 MDA 含第 3 期彭中校等:西草净对四角蛤蜊的毒性效应483 量在消除阶段第 1 天显著高于对照组,3 个浓度组MDA 含量在第 3 天后与对照组无显著差异。西草净胁迫对四角蛤蜊肝胰腺 MDA 含量影响如图 7 所示。0.210-3mgL-1、1.010-3mgL-1浓度组 MDA 含量在染毒阶段第 2 天显著升高达到峰值,1.010-2mgL-1浓度组 MDA 含量在第 1 天达到峰值,然后逐渐下降并在第 15 天后恢复至对照组水平。在消除阶段第 1 天,0.210-3mgL-1、1.010-3mg L-1浓度组 MDA 含量稍高于对照组,第 3天后胁迫组 MDA 含量与对照组相比无显著差异。2.5 西草净胁迫对四角蛤蜊鳃和肝胰腺组织结构的影响 西草净胁迫对鳃显微结构的影响如图 8 所示,对照组鳃的显微结构完整,无损伤。0.210-3mgL-1浓度胁迫 11 d 后,组织结构无明显变化。1.010-3mg L-1浓度胁迫 11 d 后,组织结构中的网格结构出现溶解现象。1.010-2mgL-1浓度胁迫 11 d后,鳃丝中出现异常结构肿胀现象。图 5 不同浓度西草净对四角蛤蜊肝胰腺 CAT 活性的影响(n=3)Fig.5 Effect of different concentrations of simetryn on CAT activity in hepatopancreas ofMactra veneriformis(n=3)图 6 不同浓度西草净对四角蛤蜊鳃 MDA 含量的影响(n=3)Fig.6 Effect of different concentrations of simetryn on MDA content in gills ofMactra veneriformis(n=3)484 生态毒理学报第 18 卷图 7 不同浓度西草净对四角蛤蜊肝胰腺 MDA 含量的影响(n=3)Fig.7 Effect of different concentrations of simetryn on MDA content in hepatopancreas ofMactra veneriformis(n=3)图 8 不同浓度西草净胁迫 11 d 对四角蛤蜊鳃组织的影响注:(a)对照组;(b)0.210-3mg L-1组;(c)1.010-3mg L-1组;(d)1.010-2mg L-1组;图中箭头所示为损伤结构,下同。Fig.8 Effects of simetryn stress at different concentrations onMactra veneriformisgill tissue for 11 dNote:(a)Control group;(b)0.210-3mg L-1group;(c)1.010-3mg L-1group;(d)1.010-2mg L-1group;the arrow in thefigure shows the damaged structure,and the same below.第 21 天的对照组鳃丝结构排列整齐、紧密,无损伤情况。0.210-3mgL-1浓度组鳃丝排列疏松,鳃丝内间质结构出现撕裂,甚至脱落的现象。1.010-3mg L-1浓度组鳃丝内也出现间质结构脱落的第 3 期彭中校等:西草净对四角蛤蜊的毒性效应485 现象。1.010-2mg L-1浓度组部分鳃丝肿胀(图 9)。西草净胁迫对肝胰腺显微结构的影响如图 10所示。对照组消化管呈圆形或椭圆形,消化管之间排列紧密有序,无松散或脱落现象。消化管内间质结构呈星形或椭圆形,间质结构与上皮组织结合紧致。0.210-3mg L-1胁迫11 d,消化管稍有松散,间质结构无明显损伤。1.010-3mgL-1组中,消化管出现溶解现象,另有部分消化管发生异变,组织结构内出现圆形的小空腔。1.010-2mg L-1组中组织结构的变化情况与 1.010-3mg L-1组相似,但变化程度更严重,小空腔数量更多。0.210-3mg L-1胁迫 21 d,部分消化管形状发生异变,内部空腔被间质结构挤压变小甚至消失。1.010-3mg L-1和 1.010-2mg L-1损伤情况加深,部分消化管形状以及空腔异常变大,伴有较多圆形小空腔,间质结构脱落(图 11)。2.6 西草净在四角蛤蜊体内的染毒、消除规律四角蛤蜊组织样品的西草净含量测定结果如表1 所示。3 个胁迫组的药物残留量随时间的变化趋势相似,3 组数据均出现 2 个明显的波峰,其中 1.010-2mg L-1浓度组在第 4、10 天出现峰值,0.210-3mg L-1、1.010-3mg L-1浓度组在第 2、10 天出现峰值,在净水消除阶段,3 个浓度组药物检出量极低,只有1.010-2mg L-1浓度组在第 1、3 天检出量高于检出限。3 讨论(Discussion)氧化应激是生物体在面临环境因子改变或收到外源物胁迫时产生的一系列生理变化,机体因受胁迫产生的过量活性氧(ROS)是氧化应激加剧的诱因13。为减少损伤,使生理系统恢复平衡,生物体的抗氧化酶系统发挥作用,抵御氧化应激14。SOD 与CAT 分别是消除 2 种 ROS 的抗氧化酶,即超氧阴离子自由基 O2-15与过氧化氢(H2O2)16,MDA 是机体内自由基引发脂质过氧化的代谢产物,过量的自由基与活性氧会加剧氧化细胞成分,使细胞发生病变17。因此 SOD、CAT 活性和 MDA 含量常作为评价生物抗氧化酶系状态的生物标志物指标,在环境污染研究与生态毒理研究中应用广泛。国内外有关西草净的毒性研究涉及物种包括斑马鱼、两栖类动物以及水生植物,并已证明西草净胁迫会对非靶标生物造成毒性效应。Saka 等9研究发现在 0.04 mg L-1和 0.40 mgL-12 种浓度下,西草净均显著抑制了两栖动物Silurana tropicalis蝌蚪的?生长发育,表现为体长和后肢长显著缩短,体质量显著降低,发育阶段显著推迟。本研究中,3 个胁迫组的鳃和肝胰腺的 SOD、CAT 活性和 MDA 含量与对照组相比均呈现出差异性,组织的显微结构也出现不同程度病变,表明西草净胁迫对四角蛤蜊的抗氧化酶系统与组织产生了影响。本研究中,在不同浓度西草净胁迫下,四角蛤蜊鳃的 SOD 活性与对照组相比,表现出在 0.210-3mg L-1浓度下被显著抑制,1.010-3mg L-1浓度下被显著诱导,1.010-2mgL-1浓度下差异不大的情况。而肝胰腺的 SOD 活性在 0.210-3mg L-1、1.010-3mg L-1浓度下被显著诱导,1.010-2mgL-1浓度下整体差异不大。2 种组织的 SOD 活性在净水消除阶段均能恢复到正常水平。鳃 CAT 活性在 0.210-3mg L-1、1.010-2mgL-12 种浓度药物胁迫下整体处于被抑制状态,且都在胁迫第 21 天降至最低水平;而在 1.010-3mgL-1浓度药物胁迫的前期,其活性与对照组差异不大,但在第 21 天也被显著抑制。肝胰腺 CAT 活性在染毒阶段第 10 天前呈现出 0.210-3mgL-1浓度药物诱导,1.010-2mgL-1浓度药物抑制的情况,第 15 天后整体波动不大。2 种组织的 CAT 活性在净水消除阶段均能恢复到正常水平。以上结果与黄会等18的研究中扑草净对四角蛤蜊抗氧化酶活性的影响不同,随着扑草净浓度升高,酶活性受到的影响也越来越明显,表现出明显的浓度-时间-效应,推测这与除草剂种类有关,扑草净与西草净在水溶性与毒性上有所区别,具体毒性机制有待进一步研究。由以上结果发现,同一组织的 SOD、CAT 活性变化趋势相似。鳃的酶活性在 0.210-3mg L-1、1.010-2mgL-1浓度药物胁迫下表现出被抑制状态,1.010-3mg L-1浓度药物的影响不大;肝胰腺酶活性则在0.210-3mg L-1浓度被诱导,1.010-2mg L-1浓度被抑制。这表明不同组织在面临同一外源物胁迫时,其抗氧化酶系统作用机制或抵御能力存在差异。鳃的酶活性在 0.210-3mgL-1、1.010-2mgL-1浓度药物胁迫下均被抑制,且0.210-3mg L-1浓度下抑制作用更强,这 2 种浓度下酶活性变化趋势产生的原因可能不一样。0.210-3mg L-1浓度药物胁迫下,组织的抗氧化酶系统尚能维持自身稳定,可能只有敏感的抗氧化酶受到影响并被抑制活性,如SOD、CAT,其他的酶则在应激下提升活性减轻氧化486 生态毒理学报第 18 卷图 9 不同浓度西草净胁迫 21 d 对四角蛤蜊鳃组织的影响注:(e)对照组;(f)0.210-3mg L-1组;(g)1.010-3mg L-1组;(h)1.010-2mg L-1组。Fig.9 Effects of simetryn stress at different concentrations onMactra veneriformisgill tissue for 21 dNote:(e)Control group;(f)0.210-3mg L-1group;(g)1.010-3mg L-1group;(h)1.010-2mg L-1group.作用。1.010-2mgL-1浓度药物胁迫下,抗氧化酶系统抵御能力有限,随着时间延长酶活力均被抑制,因此在染毒阶段最后时期活力降至最低。由 SOD与 CAT 活性变化趋势可知,CAT 的抗压能力比SOD 弱。肝胰腺的酶活性变化则呈现出一定的剂量-效应,药物浓度越高,抑制作用越明显,但在染毒阶段后期,1.010-2mgL-1浓度组的酶活性与对照组相比无显著差异,表明肝胰腺的抗氧化酶抗压能力强。鳃 MDA 含量在整个实验过程总体波动不大,其中 1.010-2mg L-1浓度组 MDA 含量在染毒阶段呈递减趋势,第 15 天后显著低于对照组,推测是由于在高浓度药物胁迫下,机体内自由基增多,应对脂质过氧化的酶被诱导后活性增强,消除过量的脂质过氧化产物,因此 MDA 含量下降。3 个胁迫组的肝胰腺 MDA 含量变化趋势相似,0.210-3mg L-1、1.010-3mg L-1浓度组的 MDA 含量在第 2 天显著升高并达到峰值,1.010-2mgL-1浓度组在第 1 天显著升高达到峰值,随后都逐步下降,第 15 天后恢复正常。表明在胁迫初期,肝胰腺的脂质过氧化水平升高,并与药物浓度成正比,此时抗氧化酶发挥作用减缓脂质过氧化。结合四角蛤蜊体内西草净富集量分析,部分酶活指标的变化可得到印证。染毒第 15 天到第 21天,鳃 SOD 活性、肝胰腺 CAT 活性及 2 种组织的MDA 含量前后基本保持稳定,这与该时间段药物富集量保持稳定一致。各抗氧化指标出现较大波动的时间段多集中于染毒第 1 天到第 10 天,这与该时间段内药物富集量出现较大波动一致。在消除阶段,药物残留量下降较快,因此各酶活指标也逐渐恢复正常。酶活指标变化与生物体对药物的染毒效率、代谢效率具有一定的相关性,具体作用机理需要进一步的研究。由以上结果可推测,四角蛤蜊鳃与肝胰腺抗氧化酶中,SOD 和 CAT 对西草净的敏感性较强。1.010-2mg L-1及以下浓度的西草净胁迫 21 d 后,对抗氧化酶系统的毒性效应不大,可通过净水消除使机体恢复正常状态。黄会等18的研究中,经扑草净胁迫后的四角蛤蜊转入清水恢复 7 d 后,部分实验组的抗氧化酶活性仍与对照组差异显著,这可能与西第 3 期彭中校等:西草净对四角蛤蜊的毒性效应487 图 10 不同浓度西草净胁迫 11 d 对四角蛤蜊肝胰腺组织的影响注:(i)对照组;(j)0.210-3mg L-1组;(k),(l)1.010-3mg L-1组;(m),(n)1.010-2mg L-1组。Fig.10 Effects of simetryn stress at different concentrations onMactra veneriformishepatopancreas for 11 dNote:(i)Control group;(j)0.210-3mg L-1group;(k),(l)1.010-3mg L-1group;(m),(n)1.010-2mg L-1group.草净、扑草净在贝类体内染毒、消除规律有关。张望等19的研究结果表明,1.010-2mgL-1扑草净暴露过的文蛤(Meretrix meretrix)转入清水恢复 7 d 后,体内仍有约 28%的药物残留。生物机体对环境污染物的生理响应是多方面的,抗氧化系统响应是其中之一,后续可开展更深一步研究,探索西草净对四角蛤蜊毒性效应的生物响应终端。鳃与肝胰腺是贝类的重要器官,鳃或肝胰腺的损伤可直接影响贝类的生长发育。在西草净胁迫下,鳃和肝胰腺的组织结构表现出较明显的毒性效应。包括鳃的网格结构出现融化现象,鳃丝变得疏松,间质结构脱落,鳃丝里出现病变的异常结构。这与 Guo 等20的研究结果相似,暴露于 3.84 nmol L-1丁草胺48 h 和96 h 后,牙鲆鳃丝的上皮组织出现水肿和剥离现象。肝胰腺的消化管变得松散,部分出现溶解,上皮组织内出现圆形小空腔,第 21 天后病变程度加重,消化管形状发生异变,部分间质结构脱落,小空腔数量增多。Ortiz-Ordoez 等21的研究也出现类似现象,暴露于 0.97 mg L-1的草甘膦类除草剂 Yerbimat 30 d 以上后,黑鳍谷鳉(Goodea atripinn-is)肝细胞中空泡数量增多。2 种组织的受损情况表?现出较明显的剂量-时间-效应。整合抗氧化指标变化与组织结构损伤情况