饲料硒添加对草鱼生长调控及镉毒性的拮抗作用研究

作     者：马聘 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汤蓉

授予年度：2021年

学科分类：090801[农学-水产养殖] 07[理学] 0908[农学-水产] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：草鱼 酵母硒 镉 HPT轴 GH/IGF轴 细胞凋亡 

摘      要：硒(Selenium,Se)是水产动物生长所必需的矿物质元素,补硒可以促进动物生长,增强抗氧化能力,以及拮抗重金属毒性等。硒主要通过合成硒蛋白来发挥其生物学活性。脱碘酶(DIO)是一类重要的硒蛋白,它的主要功能是催化甲状腺素(T4)脱碘形成三碘甲状腺原氨酸(T3)。已有研究表明,补硒会增强DIO的活性,调节机体甲状腺激素(TH)的水平。镉(Cadmium,Cd)是一种危害性极强的重金属污染物,有研究表明,硒可以通过清除动物体内的自由基,修复抗氧化系统,并且硒蛋白可以与重金属镉结合形成惰性复合物来减轻其毒性。为了进一步探究补硒对鱼类生长以及甲状腺激素代谢的影响和补充饲料硒对鱼类拮抗镉毒性的作用,本研究以草鱼为试验对象,将180尾健康草鱼分为3组,分别饲喂含硒0.141、0.562和1.044 mg/kg的饲料60天,研究补硒对草鱼生长、下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴、生长激素-胰岛素样生长因子(GH-IGF)轴的影响。同时在饲料硒投喂试验结束后对草鱼进行了急性镉胁迫试验,通过测量分析草鱼肝脏中丙二醛(MDA)含量,抗氧化酶活性,重金属清除基因以及细胞凋亡相关基因的相对转录水平来评估膳食硒对重金属毒性的拮抗作用。研究结果如下:1.饲料中添加硒可以提高草鱼的增重和特定生长率,补硒组草鱼肝脏中三种DIO的活性显著高于对照缺硒组。两个补硒组草鱼血清中促甲状腺激素(TSH)、T3和游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)的水平均显著提高,同时T4和游离甲状腺素(FT4)的含量显著降低。甲状腺组织学观察表明缺硒会导致甲状腺滤泡上皮细胞肥大,胶质空泡化。此外,随着日粮硒浓度的增加,dio1、dio2和dio3的相对转录水平呈上升趋势。HPT轴相关基因(crh、tsh-β、ttr、tr-s、tpo、nis)和GH/IGF1相关基因(gh、ghr、igf1、igf1r)的相对转录水平在补硒组显著上调。除了T3含量和dio1的相对转录水平外,上述指标在0.562 mg Se/kg组与1.044 mg Se/kg组之间均无显著差异。结果提示,补充日粮硒促进了草鱼肝脏中DIO活性和甲状腺激素代谢,调节了HPT轴和GH/IGF-1轴相关基因的转录水平,这些可能是促进草鱼生长的重要因素。2.经水体镉急性暴露后,补硒组草鱼肝脏中MDA含量与对照缺硒组相比显著减少。GSH-Px、CAT和SOD的活性随着镉胁迫时间增长呈现出先上升后减弱的趋势,此外,补硒组GSH-Px的活性显著高于对照缺硒组。1.044 mg Se/kg组草鱼肝脏中重金属清除基因abcc2的相对转录水平显著低于0.562 mg Se/kg组和对照组。0.562 mg Se/kg与1.044 mg Se/kg组草鱼肝脏中重金属消除基因mt2的相对转录水平显著低于对照组。镉诱导草鱼肝脏中凋亡相关因子jnk和bax的表达,凋亡信号基因caspase3、caspase8、caspase9的相对转录水平在镉暴露后显著升高。组间比较发现,补硒可以通过下调jnk、bax、caspase3、caspase8、caspase9基因的相对表达水平,上调抗凋亡基因bcl-2来抑制重金属镉诱导的细胞凋亡。TUNEL检测结果发现,补硒组草鱼肝脏细胞的凋亡指数显著低于对照组。综合分析,补充饲料硒可以通过提升GSH-Px的活性有效减轻重金属镉引起的过氧化损伤,并且可以抑制JNK-Caspase途径来减轻镉引起的肝脏细胞凋亡。