卵形鲳鲹肝脏和鳃器官在急、慢性低氧胁迫下的生理组织及相关基因表达变化的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:li21104
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本研究结合卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)的窒息点及低氧胁迫下的存活量变化,分析了卵形鲳鲹的低氧耐受性,运用光学和电子显微技术,研究不同形式(急性和慢性)的低氧胁迫对卵形鲳鲹肝和鳃器官所造成的组织损伤,使用生理学方法测定不同形式低氧胁迫后卵形鲳鲹肝脏和鳃器官中氧化应激和生理代谢相关酶的活性,分析不同低氧胁迫下卵形鲳鲹受到的氧化应激和能量代谢变化,并使用3’、5’RACE、PCR和荧光定量PCR技术,克隆卵形鲳鲹的低氧相关基因(LDH-A,MMP9),探究不同形式低氧胁迫下两种基因在肝和鳃组织中的表达变化,主要结果如下:1卵形鲳鲹的窒息点及低氧胁迫下的存活量卵形鲳鲹(50-60 g)在(23±0.7)℃下的窒息点为0.91-0.99 mg·L-1,窒息点较高,对养殖水体溶氧要求高,急性低氧胁迫24 h无死亡,慢性低氧胁迫14 d数量不断下降,长期低氧对卵形鲳鲹有致命危害。2低氧胁迫下卵形鲳鲹肝和鳃器官的组织学观察急性低氧胁迫下卵形鲳鲹肝组织间出现空泡、肝小叶损伤,肝细胞内线粒体数量减少,细胞内出现过氧化物酶体,血窦扩张,以上所述变化随胁迫时间延长更趋严重。慢性低氧胁迫14 d时肝细胞局部坏死,胞质内细胞器不明显,只可分辨粗面内质网,肝细胞内空泡体积大,细胞分散,血窦扩张。急性低氧胁迫条件下卵形鲳鲹鳃小片上皮肿胀、抬升;慢性低氧胁迫条件下,上皮细胞甚至与鳃小片分离,呼吸面积增大,MRC数量增加,MRC内线粒体体积增大。急性和慢性胁迫下鳃小片中血细胞数量均增加。结果表明,低氧胁迫对卵形鲳鲹鳃组织有较大影响,慢性胁迫的影响大于急性胁迫。3低氧胁迫下卵形鲳鲹肝和鳃器官的氧化应激以及能量代谢变化急性低氧胁迫中,随胁迫时间延长肝组织中过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性升高后持续保持较高水平,丙二醛(Malonic dialdehyde,MDA)含量、还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性随胁迫的持续上升后恢复。慢性低氧胁迫下肝脏CAT活性与对照组相比显著降低,MDA含量、GSH和SOD活性则均显著升高,低氧胁迫使卵形鲳鲹肝脏处于氧化应激状态,急性胁迫下该状态有恢复趋势。急性低氧胁迫时鳃CAT活性下降后升高,24 h时显著高于其他各组,GSH含量随低氧持续先上升后恢复至正常水平,SOD活性随低氧增加后降低,24 h时降至活性最高水平组与对照组之间,GHS活性随低氧先升高后下降,24 h时降至对照组水平以下,MDA含量在低氧3 h上升后在该水平下略有波动。慢性低氧胁迫下鳃组织的抗氧化酶活性更加显著,CAT、SOD、GSH活性均显著高于对照组,MDA含量亦显著增加。GL(肝糖原)在急性低氧胁迫中随低氧呈先下降后恢复,慢性低氧胁迫后GL下降。急性低氧胁迫过程中,LDH(乳酸脱氢酶)变化趋势与GL一致,慢性低氧胁迫后LDH水平则显著高于对照组,慢性低氧胁迫下卵形鲳鲹的无氧代谢水平升高。4卵形鲳鲹LDH-A和MMP9基因的克隆卵形鲳鲹LDH-A基因全长2331 bp,包括81 bp的5`UTR,1141bp的3`UTR以及999 bp的编码区,编码332个氨基酸,蛋白分子质量为36.14 k Da,等电点为6.95。卵形鲳鲹MMP9基因全长2827 bp,包括188 bp的5`UTR,507 bp的3`UTR以及2132 bp的编码区,编码684个氨基酸,蛋白分子质量为77.04 k Da,等电点为5.41。5卵形鲳鲹LDH-A和MMP9基因在低氧胁迫下的表达变化急性低氧胁迫中,卵形鲳鲹肝脏和鳃器官中LDH-A表达水平均随时间持续先增加后恢复,6 h时肝脏和鳃器官的LDH-A表达水平达到最高,分别为对照组的5.91倍和2.63倍,24 h时恢复至对照组水平。慢性低氧胁迫14 d后肝脏和鳃器官中的LDH-A与对照组相比则显著增加。急性和慢性低氧胁迫中,鳃组织中LDHA的表达水平始终不及肝脏,慢性胁迫14 d时肝脏和鳃组织中LDH-A表达水平位于对照组与急性最高值之间,低氧胁迫下两种组织中LDH-A的表达与LDH酶活性变化趋势完全一致。MMP9表达水平在不同形式低氧胁迫下的变化显著,急性低氧胁迫中,卵形鲳鲹肝脏和鳃器官中MMP9的表达水平均随时间持续先下降后上升,24 h肝脏MMP9表达水平上升不及鳃器官,鳃器官中MMP表达水平已恢复至对照组水平。慢性低氧胁迫14 d后肝脏和鳃器官中的MMP9的表达水平有不同变化,肝脏中表达水平显著下降,而鳃组织MMP9表达则显著增加。对比急性和慢性低氧胁迫下鳃MMP表达变化可发现,鳃器官中的表达水平在长期低氧胁迫后显著高于急性低氧胁迫的各组表达水平。
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