塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)对鲈鱼(Lateolabrax japonicus) 的危害机制研究

本论文选择在我国分离得到的一株有毒赤潮甲藻-塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense，ATHK株），研究了其对一种我国沿海常见和典型养殖鱼类鲈鱼（Lateolabrax japonicus）的危害机制。首先研究了塔玛亚历山大藻（ATHK）对鲈鱼鳃结构的影响及其溶血毒性； 然后采用腹腔注射的方法，研究了高剂量塔玛亚历山大藻毒素（ATHK毒素：约为1.6×105 细胞，相应PSP为0.886µg STX Equal，相当于每克湿重的鲈鱼PSP注射量为0.0118µg STX Equal）和低剂量塔玛亚历山大藻毒素（ATHK毒素： 约为0.16×105 细胞，相应PSP为0.0886µg STX Equal，相当于每克湿重的鲈鱼PSP注射量为0.00118µg STX Equal）在鲈鱼体内代谢过程中对鲈鱼肝脏、肾脏和鳃组织的超微结构、Na+K+-ATPase活性、肝脏功能和肾脏功能的影响、以及对抗氧化系统酶活性和异生物质代谢酶的影响，以期从不同方面了解塔玛亚历山大藻及其所产水溶性毒素（ATHK毒素）对鲈鱼的毒害效应及机制，为有毒赤潮的有效管理提供一定的科学依据。 塔玛亚历山大藻（ATHK）对鲈鱼鳃组织影响的实验结果表明，该藻使鲈鱼鳃组织出现水肿现象，细胞间隙变大；粘液细胞颗粒不规则，颜色加深，颗粒发生凝集，有板结状；氯细胞线粒体内部基质凝集。不产PSP的一种亚历山大藻（AT-6）也使鲈鱼鳃出现水肿，且使细胞出现一定的固缩现象。显微镜观察发现鲈鱼鳃丝间存在有这两种亚历山大藻细胞。由此推测塔玛亚历山大藻ATHK和AT-6的表面结构可能具有能导致鲈鱼鳃组织水肿的机械作用。对人血细胞溶血实验结果表明塔玛亚历山大藻（ATHK）具有较强的溶血毒性，大小与藻的生长阶段和细胞密度都有一定的关系：指数期的溶血毒性最大，随细胞数目的增多，活性逐渐加大；藻细胞、细胞碎片、细胞内容物都有一定的溶血毒性，其中细胞碎片的活性最大。通过11种（株）产PSP的亚历山大藻、不产PSP的亚历山大藻以及标准PSP的实验结果表明这种溶血毒性是由藻细胞的其它非PSP物质造成的，且这种溶血毒性在产PSP的亚历山大藻中具有一定的普遍性。 塔玛亚历山大藻（ATHK）对鲈鱼组织超微结构实验结果表明：ATHK毒素（约为1.6×105 细胞，相应PSP为0.886µg STX Equal，相当于每克湿重的鲈鱼PSP注射量为0.0118µg STX Equal）能导致鲈鱼组织细胞超微结构发生剧烈的变化，主要表现在：肝细胞细胞膜有肿胀现象，部分膜边缘溶解；细胞质糖原颗粒化；核糖体脱落，仅见滑面内质网；细胞质和线粒体内都出现空泡，且线粒体的嵴状结构也发生变化；核膜溶解比较严重，核质外溢，且异染色质边际化。前肾细胞超微结构的变化主要是淋巴细胞核质出现空泡，核膜有溶解迹象；Ⅰ型粒细胞颗粒膨大，伪足增多且变长；Ⅱ型颗粒细胞颗粒增多，内部出现空腔，细胞膜和核膜溶解，胞质、细胞器和核质外溢。鳃组织中氯细胞的核膜局部溶解，核仁弥散，线粒体膜溶解，微细小管膨大；粘液颗粒膜溶解，内部结构遭受破坏；扁平细胞核膜及线粒体膜几乎全部溶解。因此，我们的结果表明，ATHK毒素能作用于鲈鱼细胞的内膜和外膜系统，使膜发生溶解、脱落等变化；比较注射同样剂量大小ATHK毒素120h和240h时鲈鱼组织超微结构发现，细胞超微结构在一定程度上能够恢复。 ATHK毒素对Na+K+-ATPase活性、肝脏功能以及肾脏功能的影响结果表明，0.16×105―1.6×105细胞范围内的ATHK毒素可以显著影响肝脏和鳃组织中的Na+K+-ATPase，使这两种组织中的Na+K+-ATPase活性出现不同程度的下降； 而且还能够显著抑制肝脏中谷丙转氨酶的活性，最大抑制率为95%。但此范围内的ATHK毒素不能显著影响肾脏中的Na+K+-ATPase活性以及尿素氮含量。因此，ATHK毒素对Na+K+-ATPase活性的抑制则会导致细胞能量的缺失，使细胞进一步发生其它变化，而ATHK毒素对肝脏功能完整性的影响则可能会抑制对蛋白质的分解代谢。 ATHK毒素对鲈鱼肝脏、肾脏和鳃组织中的、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱肝肽过氧化物酶（GSH-Px）以及谷胱肝肽转硫酶（GST）活性变化影响的结果表明：高剂量（约为1.6×105 细胞，相应PSP为0.886µg STX Equal，相当于每克湿重的鲈鱼PSP注射量为0.0118µg STX Equal）ATHK毒素能显著诱导鲈鱼肝脏和鳃组织中SOD、GSH-Px以及GST酶活性，最大变化范围为正常状态下的3-4倍，对肝脏中CAT酶活性具有一定的抑制作用，对鳃中的CAT抑制效应则不显著；但此剂量的ATHK毒素仅对肾脏鳃中的GSH-Px活性有一定的诱导作用，对SOD、CAT以及GST的活性没有显著影响。低剂量（约为0.16×105 细胞，相应PSP为0.0886µg STX Equal，相当于每克湿重的鲈鱼PSP注射量为0.00118µg STX Equal）ATHK毒素也能诱导鲈鱼肝脏和鳃组织中SOD、GSH-Px以及GST酶活性，其在第一个24h内的诱导效果与临界致死毒素剂量相似； 且连续注射低剂量ATHK毒素则对肝脏和鳃中这三种酶活性具有累加的诱导作用，使这三种酶活性的变化范围为正常的5倍；低剂量ATHK毒素对肝脏中CAT酶活性也具有抑制作用，但对鳃中CAT酶活性的抑制作用并不显著。 同样，低剂量ATHK毒素除对肾脏中GSH-Px活性具有一定诱导效应外，对SOD、CAT以及GST都没有显著影响。 SOD、GSH-Px以及GST酶活性的显著升高表明ATHK毒素在鲈鱼体内代谢过程中能诱导鲈鱼产生活性氧自由基，且GST活性的升高则说明作为细胞色素P450依赖的异生物质代谢酶，GST在ATHK毒素代谢过程中可能可以加速ATHK毒素的代谢。推测鲈鱼可以通过这三种酶降低ATHK毒素以及次生毒物活性氧自由基对鲈鱼的危害。