土壤中镍修改敏感二嗪农以乙酰胆碱酯酶的活性,过氧化氢酶、谷胱甘肽S-Transferase蚯蚓Eisenia fetida

文摘

镍在典型土壤存在于一个非常低的浓度,但在受污染的土壤,它发生在局部浓度升高。本研究的目的是检查镍的影响300年的浓度很高,接近LOEC繁殖)和900年(死亡率)非常高,接近LOEC毫克/公斤干土的生活历史和乙酰胆碱酯酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽在蚯蚓S-transferase活动Eisenia fetida并建立镍修改灵敏度如何有机磷pesticide-diazinon。蚕茧产量和青少年的数量显著降低只有在组织暴露于浓度的镍900毫克/公斤干土两个月。二嗪农政府减少对胃肠道疼痛活动和身体的墙。二嗪农之间的交互和镍是观察到的,,结果是,农药治疗后疼痛活动类似于蠕虫preexposed控制镍。农药管理和接触镍造成消费税的增加活动检查身体器官和猫活动墙。生物识别和开发数据和简单的酶分析,尤其是疼痛和销售税,倪预处理影响随后的对农药的敏感性。

1。介绍

Eisenia fetida是一个常用的蚯蚓在毒理学和ecotoxicological调查,标准化考试一直以来一般启动和批准,并尊重所有限制在由Scott-Fordsmand和周1],福斯特[2],Spurgeon et al。3相比),结果可能和用作背景进一步毒理学实验。镍,一般来说,存在于土壤中浓度很低,但在某些极端的生态系统,例如,土壤污染的猪粪(4和超镁铁的土壤5,6倪),应该被视为一个主要有毒和上来说是因素,及其超富集在无脊椎动物栖息环境是观察到的7]。蚯蚓不仅是金属在土壤的被动博览会的主题,但是,作为土壤生态系统的重要组成部分,他们可以扮演重要角色在进一步的生物利用度和毒性的金属(8]。研究了镍对蚯蚓的毒性Scott-Fordsmand et al。9];作者四周的实验Eisenia veneta建立了一些关键参数如“没有显著影响浓度”(NOEC),“最低浓度显著影响”(LOEC)和EC10和EC50死亡率和繁殖的端点。NOEC LOEC死亡率被建立为700和1000毫克/ Ni公斤干土,分别为繁殖而建立了100和300毫克/ Ni公斤干土,分别。死亡率和繁殖的EC50倪684和300毫克/公斤干土,分别。锁和詹森10)报道,死亡率的变化Eisenia fetida暴露于这种金属的浓度1000毫克/公斤干土三个星期也不见了。举行的为期三周的繁殖试验更敏感,茧或青少年生产,表达了他们的数量,降低了从320毫克的浓度镍/公斤干燥土壤和几乎停在倪的浓度1000毫克/公斤干土,这是类似于值报告Scott-Fordsmand et al。9]。基于上述数据在我们的工作,我们集中在两个方面,这个问题。首先,我们决定研究酶和生殖长期接触镍和决定因素,其次,探讨互动倪预处理和农药的毒性,以酶的决定因素。

我们决定检查以下三种酶的活性与建立作用在生物反应,引起外源性物质在蚯蚓11,12]:乙酰胆碱酯酶、谷胱甘肽S-transferase和过氧化氢酶。酯酶是公认的好,甚至预测生物标志物不仅在实验室的实验中,而且在现实生态系统生态毒理学调查(13]。谷胱甘肽S-transferase解毒酶和过氧化氢酶是各种异型生物质化学品在蚯蚓14在自由基防御,这非常重要,因为镍引发自由基的创建(15]。蠕虫、实验室啮齿动物和人有这些酶共同之处。此外,硒和镍蠕虫的反应是类似于实验室啮齿动物(2]。

2。材料和方法

实验在成年人,完全clitellateEisenia fetida从实验室的殖民地(萨维尼),源自于户外文化。实验前,蚯蚓是维持两周的未被污染的介质组成的商用表层土混合泥炭藓泥炭,调节pH值。在实验期间,马粪收集从一个健康的动物被放牧的未被污染的字段添加每周每个容器提供蚯蚓的食物(3,16]。土壤水分监测每天使用土壤humidimeter tfh - 100 e(德国埃布罗河GmbH),并保持在70%的水平。土壤的pH值(测量实验的开始和结束)是5.5 - -6.5。土壤的化学特征如下:含氮量180毫克/ dm³;P₂O₅180毫克/ dm的内容³;K₂210毫克/ dm O内容³。意思是有机质含量(27%)和有机碳含量(1.4%)(17在整个实验)没有统计学差异。覆盖实验容器(塑料盒20×12×13厘米)保持在恒温柜20°C在黑暗中。

污染土壤与镍,氯化镍(NiCl的解决方案₂h·6₂O,σ)与干土混合获得所需的水分含量(湿重,有70%的水分35%)和金属浓度。同样体积的蒸馏水是添加到控件。倪土壤与镍浓度的300或900毫克公斤⁻¹干重的土壤是在所有的测试中使用。六个复制有13个人在每个被用于每个土壤测试延长两个月。

所有虫子都重一周一次(重金属托莱多AG245),和在那之后回到同一个容器继续土壤测试。茧都删除,统计和维护在湿滤纸直到孵化。新出现的F1青少年和把茧都算每周两次。

两个月后,蚯蚓被24小时湿滤纸清理肠道,经合组织和一些经历下一个标准滤纸测试(18)来评估二嗪农的急性毒性。二嗪农的水溶液(获得有机化学工业研究所、波兰)浓度18日75毫克/ dm³这个解决方案的准备,1毫升每室。每个人被暴露在53岁,6μ活性化合物g / 1克的体重(合著)一小时。有十个复制测试。

下面两个实验产生的治疗组:(1)K,对照组;(2)Ni300集团暴露浓度的镍300毫克/公斤干土两个月;(3)Ni900集团暴露浓度的镍900毫克/公斤干土两个月;(4)P组,暴露于二嗪农的剂量53岁,6μ活性化合物g / 1 g b.w.急性试验1小时;(5)Ni300P集团preexposed镍浓度的300毫克/公斤干土两个月然后暴露于二嗪农的53岁,6μ活性化合物g / 1 g b.w.急性试验1小时;(6)Ni900P集团preexposed镍浓度的900毫克/公斤干土两个月然后暴露于二嗪农的53岁,6μ活性化合物g / 1 g b.w.急性1小时的测试。

蚯蚓的镍含量分析采用原子吸收法(Unicam 939 SOLAAR,配备了石墨炉)。使用65%的超纯HNO干样本矿化₃(默克公司)。使用相同的方法,镍含量测定在干燥的土壤样品,在获得的分数与2 n HNO预清洗₃据Houba et al。19]。生物富集系数得到把倪土壤中的浓度在体内的浓度(20.]。

从准备冰蚯蚓身上获得墙壁和胃肠道均质在冰冷的0.05磷酸盐缓冲剂(调整pH值7.4)使用glass-Teflon均质器,然后深冻(−80°C)。足够数量的样品是解冻在冰上进行进一步的生化分析完成了塞西尔分光光度计的使用。

乙酰胆碱酯酶(疼痛)活动决心使用组合方法描述scap et al。21)和Dauberschmidt et al。22),适应蚯蚓。这个方法的原理是acetylthiocholine碘离子的水解疼痛,和spectrophotometrical检测(410海里)的黄色的产物的反应与DTNB acetylthiocholine充足的环境。活动表示为nmol acetylthiocholine分钟⁻¹毫克⁻¹蛋白质。

过氧化氢酶(CAT)活性取决于监测过氧化氢在230纳米的紫外线辐射吸光度在50 mM磷酸缓冲调整pH值7.0 [23]。具体活动单位被定义为酶减少1更易与H₂O₂最小值⁻¹毫克⁻¹蛋白质。

谷胱甘肽S-transferase(销售税)活动是由修改适合于蚯蚓程序(24与CDNB] (1-chloro-2 4-dinitrobenzene)作为衬底。的共轭CDNB谷胱甘肽的结果在产品测量spectrophotometrically 340海里。活动表示为μ摩尔谷胱甘肽共轭敏⁻¹毫克⁻¹蛋白质。

蛋白质含量是决定使用布拉德福德的方法(25]。

分析的数据方差分析(Statistica 5.1软件)来确定镍和农药对酶活性的影响。显著的治疗效果(使用非参数事后测试)进行调查。

3所示。结果

控制土壤中镍浓度远低于阈值的检测。名义倪300和900毫克/公斤浓度土壤中测试类似于真正的浓度,确定收集的样本中,经过两个月的测试时间(表1)。

镍浓度Eisenia取决于土壤中镍的浓度,但实验组强表达之间的差异在镍的浓度在肠道蚯蚓相比之下,他们的整个身体。

生物富集因子(BAF)取决于整个身体的器官和计算是两个小的集团Ni900相比Ni300组。

身体质量的蚯蚓组没有差异(图1),以及最后的测试,这是类似于最初的体重。接触镍并不影响这个参数。

蚕茧产量和青少年的数量显著降低只有倪组织暴露于900毫克/公斤干土(数字2和3),但在最后一周的实验中,青少年的数量与控制在蚯蚓小也暴露在倪300毫克/公斤干燥的土壤。

二嗪农政府减少对胃肠道疼痛活动(50%)和体内壁(40%)。在镍蠕虫治疗,疼痛体壁的活动增加了40%Eisenia存在于土壤镍含量越高。观察二嗪农和镍之间的拮抗效应,因此,农药治疗后疼痛活动类似于蠕虫控制preexposed通过土壤镍(表2)。

销售税活动的模式是完全不同的。农药管理和接触镍导致增加消费税蚯蚓的活动检查机关。相加作用的因素中表达最高的销售税活动Ni900P组(表2)。

猫体内活动高架的墙壁Eisenia fetida。这种效应在蠕虫在所有检查小组,除了Ni300组。在胃肠道(GI)、过氧化氢酶活性的增加只在蠕虫从Ni900P组观察到,而在Eisenia处理镍含量越低,这种酶的活性降低(表2)。

4所示。讨论

我们的测试扩展在8周,比较影响通过Scott-Fordsmand et al。9和锁和詹森10),分别在为期3测试和four-week-long测试,我们发现了类似300年和900年的产出浓度倪毫克/公斤干土没有影响Eisenia身体质量。显然,成人蚯蚓有很强的宽容镍浓度。高耐受性透露的大肠fetida暴露于铬、铜和砷在土壤中。这是表示,在金属压力,大肠fetida可以分配更多的能量比繁殖增长[26]。我们不能排除这样的反应发生在我们的实验。8周后暴露在倪300和900毫克/公斤,对生长和存活的成年无显著影响大肠fetida被揭露,这表明“显著影响最低水平”的倪(LOEL)生存和身体质量可以倪900毫克/公斤以上。

蚕茧生产的青少年数量小得多的只有在组织暴露于镍含量最高。此外,我们发现,在过去,第八,一周的实验中,青少年的数量也小蚯蚓接触镍的浓度为300毫克/公斤。可能,Ni900组在整个实验和Ni300最后,适应土壤镍的成本太高了,和蚯蚓无法分配足够的能量生殖过程,因为有竞争的能量分配,所描述的贼鸥et al。27]。这个简单的毒性测试结果之间的差异和生殖的测试报告也通过锁和詹森(10)和Scott-Fordsmand et al。9),观察到NOEC LOEC, EC10和中性红的EC50保留时间接近的值建立了繁殖,而这些有关的死亡率。它可以解释牢记这样一个事实:镍不仅是公认的污染物,但也是一个小无脊椎动物中必不可少的元素28),因此金属营业额的稳态机制可以修改其毒性,也可以使其动力学,它被描述为不太清楚与Cd相比,锌,铜和难以量化的比较(29日]。真正的身体器官中的镍浓度取决于其生物利用度,吸收、分布和消除过程。在我们的研究中,我们观察到,肠道是第一个机关反映土壤中镍浓度的升高,而全身的反应体现了倪是双重的积累较弱。巴雷拉et al。20.)表明,蚯蚓排泄物中镍浓度高于大部分土壤。使用我们的测试相对高浓度的镍镍浓度的范围是基于使用Scott-Fordsmand et al。9和锁和詹森10]。倪的浓度300毫克/公斤干土,在我们的协议的最低浓度,是,事实上,很高,接近LOEC繁殖,但是,关于NOEC建立在倪100毫克/公斤干土(9),它是一种有效的浓度。此外,这些浓度是类似于现场条件在一些特定的超基性的生态系统6]。

蚯蚓毒理学,生化和生理的方法根据审查Spurgeon et al ., (3需要补充bioindices的决心,与上述生物和毒理学数据。其中一个是中性红保留时间(1),也用于研究有关镍毒性(9]。我们决定研究乙酰胆碱酯酶的活性,谷胱甘肽S-transferase和过氧化氢酶。镍本身,尤其是在浓度最高,在我们的实验中增强检查所有酶的活性。这表明疼痛、销售税和猫参与机体免疫反应的镍浓度升高,猫和销售税直接作为防御机制对自由基的一部分,和一般激活疼痛作为一个标记,以这种方式修改蠕虫的行为反应。蚯蚓的反应疼痛重金属很难预测,在某些情况下抑制疼痛是观察到的30.),但另一方面scap et al。21没有发现任何的镉和铅对疼痛的影响活动eight-week-long实验。

我们还研究了镍的影响二嗪农预处理常见毒性的农药。疼痛敏感有机磷杀虫剂,和他们的抑制作用可能是维持几个月(31日]。农药在nonpretreated蠕虫作为我们预期1,11];显著减少疼痛的活动,同时增加消费税活动观察。但有一个显著影响镍预处理的上述酶的活性。倪蠕虫预处理,二嗪农没有减少疼痛的活动,而在消费税的活动在使用农药行动强于nonpretreated蠕虫。猫的活动,只有预处理剂量最高的倪导致重大活动增加。这证实了金属和杀虫剂之间的交互是复杂的,因为它是描述,例如,通过Jonker et al。32)协同和拮抗多菌灵和铜对繁殖的影响被观察到。上述相互作用的机制仍不清楚,但金属硫蛋白之间可能的结,金属和农药中毒(33]。

根据NOEC LOEC, EC10和建立的EC50 Scott-Fordsmand et al。9),我们决定只使用两个镍的浓度,因为我们工作的主要目的是研究酶指数和倪预处理在蠕虫二嗪农易感性的影响在两个极端,但可能的条件。当然所有相关的限制获得数据的外推到实际现场条件(13,34,35),以及额外的交叉反应发生在土壤(36),应考虑。获得生物识别和开发数据和简单的酶分析,尤其是疼痛的活动和销售税,让我们找到倪预处理对农药的敏感性影响,尽管这一事实Eisenia fetida杀虫剂是最敏感的物种,包括二嗪农(36,37]。进一步的研究还应该包括农药对生殖能力的影响Eisenia,因为农药,尽管他们的急性毒性,也表现出这种行动38,39]。

类似的现象,使用相同的镍中毒的浓度和类似的协议,我们观察和描述,在不同的无脊椎动物,昆虫Spodoptera exigua(40),镍预处理改变了对农药的反应,但在多方向的方法,根据酶和器官,在土地蜗牛,我们观察和讨论螺旋aspersa(41),镍预处理增强单个二嗪农的响应应用程序,尤其是疼痛活动,这是与nickel-untreated蜗牛相比大大减少。这些结果表明,镍和镍预处理引起生物生化反应和增加蚯蚓对农药的敏感性。

5。结论

(1)土壤中镍的影响Eisenia fetida繁殖,其毒性浓度最高的900毫克/公斤干土。在这个浓度,对死亡率和接近LOEC略超过EC50,生物富集因子(BAF)计算出整个身体是双重的降低与倪300毫克时,和蚕茧生产的青少年数量与其他组相比显著降低。倪300毫克/公斤干燥土壤浓度可能不超过这蚯蚓的适应范围。(2)农药二嗪农和镍扰乱了乙酰胆碱酯酶单独管理活动以相反的方式:二嗪农政府减少胃肠道疼痛活动和身体的墙,在镍蠕虫治疗疼痛活动增加。二嗪农之间的交互和镍是观察到的,,结果是,农药治疗后疼痛活动类似于蠕虫preexposed控制镍。(3)农药管理和接触镍导致增加消费税蚯蚓的活动检查机关。猫的活动通常是在身体的墙壁Eisenia fetida。(4)关于检查所有的生物和开发数据和简单的酶分析,我们可以在类似的实验建议使用疼痛和销售税活动作为敏感的工具测量metal-pesticide交互。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这项工作被授予大学的西里西亚,卡托维兹,波兰。

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