硫酸鎳對鯽魚肝胰臟和腸中酶活性的影響

孫建梅　鄭桂紅　劉纏民　等

摘要：為了評價水環境中Ni2+對魚類的影響，并為預防和治理淡水漁業水質資源的鎳污染提供一定的理論依據，采用靜水生物測試法，研究0、10、25、50、100 mg/L NiSO4·6H2O對鯽魚肝胰臟和腸中酶活性的影響。結果表明：低濃度的NiSO4·6H2O對肝胰臟中脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶有激活作用，在高濃度時呈抑制作用；而對堿性磷酸酶一直表現為抑制作用。低濃度的NiSO4·6H2O對腸中胰蛋白酶、脂肪酶、ACP和AKP有激活作用，高濃度時呈現出抑制作用。

關鍵詞：硫酸鎳；鯽魚；肝胰臟；腸；酶活性

中圖分類號： S965.117；S917.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0239-03

收稿日期：2014-03-07

基金項目：江蘇省徐州市科技計劃（編號：XF11C051）；江蘇省化學生物學優勢學科基金（編號：PAPD）。

作者簡介：孫建梅（1962—），女，江蘇徐州人，副教授，從事動物學的教學和科研工作。

通信作者：鄭桂紅，女，山東鄆城人，博士研究生，講師，從事動物生理學的教學和科研工作。E-mail： ghzhenghf@163.com。隨著工業的迅速發展，大量的鉛、鎘、鎳、汞等重金屬隨污水流入江海湖泊，嚴重破壞了水域生態環境，影響魚類的正常生長繁殖[1]。目前，關于鎳和其他重金屬毒理學的研究多集中在致死濃度與水生動物體內鎳的積累量等方面，而重金屬離子對魚類消化酶活性影響的研究較少[2]。因此，本研究以野生鯽魚肝胰臟和腸中脂肪酶、胰蛋白酶、AKP和ACP為指標，研究不同濃度的NiSO4對鯽魚肝胰臟和腸中酶活性的影響，旨在研究Ni2+對魚類消化酶的影響機制，為保證魚類的健康和防治環境污染提供一定的理論參考。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗動物野生鯽魚，購自江蘇徐州文沃市場，選擇健康活潑、體表完好的鯽魚100尾，體長（9±2） cm、體質量（20±2） g/尾，隨機分為5組，分別為0、10、25、50、100 mg/L NiSO4[3]。放養于室內水族箱中，每箱88 L水，以充分曝氣 3 d 的自來水作為靜水水源，24 h持續充氧，溶氧量為6 mg/L，保持水溫（23±1） ℃、pH值 68。采用靜水法將鯽魚預飼養1周，預試驗期間死亡率低于5%，試驗前24 h停止飼喂，試驗期間不換水。

1.1.2藥品和試劑蛋白定量測試盒（100T/96樣）、脂肪酶測試盒（50T/48樣）、胰蛋白酶測試盒（50T/48樣）、酸性磷酸酶（ACP）測試盒（50T/48樣），以上均為南京建成生物工程研究所產品；堿性磷酸酶（AKP）測試盒（50T/48樣），0.9%生理鹽水，NiSO4·6H2O。

1.1.3試驗儀器YV-7504單光束紫外-可見分光光度計（上海欣茂儀器有限公司）、電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設備有限公司）、BS 124S型電子天平[0.1 mg～120 g，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司]、玻璃勻漿器、微量移液槍（1、0.1 mL）等。

1.2試驗方法

隨機抽取毒性試驗96 h之后的鯽魚（至少3尾），解剖取樣，對肝胰臟中各指標進行測定，評價NiSO4對鯽魚的影響。

1.3數據處理

試驗數據用IBM SPSS Statistics 19.0軟件進行處理。組間數據的兩兩比較采用配對樣本進行t檢驗，P<0.05、P<001表示差異顯著、極顯著。

2結果與分析

2.1NiSO4對鯽魚肝胰臟中胰蛋白酶活性的影響

由表1可知，隨著NiSO4濃度的升高，蛋白濃度呈上升趨勢，且NiSO4濃度越高，蛋白濃度上升越明顯。在NiSO4濃度為50 mg/L時，蛋白濃度顯著上升；在NiSO4濃度為100 mg/L時，蛋白濃度極顯著上升（P<0.01）。當NiSO4濃度≤25 mg/L 時，胰蛋白酶活性增強；但當NiSO4濃度≥50 mg/L 時，胰蛋白酶活性減弱?？梢?，低濃度NiSO4對胰蛋白酶活性有促進作用，高濃度NiSO4對其有抑制作用，其中10、100 mg/L NiSO4處理的胰蛋白酶活性與對照差異顯著（P<0.05），25 mg/L NiSO4處理的胰蛋白酶活性與對照差異極顯著（P<0.01）。當NiSO4濃度≤25 mg/L時，脂肪酶活性緩慢增強；但當NiSO4濃度≥50 mg/L時，脂肪酶活性急劇減弱?？梢?，低濃度NiSO4對脂肪酶活性有細微的促進作用，高濃度NiSO4對其具有明顯的抑制作用，其中25 mg/L NiSO4處理的脂肪酶活性與對照差異顯著（P<0.05），100 mg/L NiSO4處理的脂肪酶活性與對照差異極顯著（P<0.01）。當NiSO4濃度≤25 mg/L時，酸性磷酸酶活性呈增強趨勢，但在50 mg/L之后，酶活性減弱?？梢?，低濃度NiSO4對酸性磷酸酶活性有促進作用，高濃度NiSO4對其有抑制作用，其中25、100 mg/L NiSO4與對照差異顯著（P<0.05）。堿性磷酸酶活性在NiSO4濃度為10 mg/L時就表現出減弱的趨勢，且隨著NiSO4濃度的升高而減弱得更明顯，在NiSO4濃度為10～50 mg/L 之間時，堿性磷酸酶活性減弱最明顯，其中25、50、100 mg/L NiSO4與對照差異顯著（P<0.05）。表1鎳對鯽魚肝胰臟中胰蛋

由表2可知，隨著NiSO4濃度的升高，蛋白濃度呈上升趨勢，而且濃度越高，蛋白濃度上升越明顯，其中25、50、100 mg/L NiSO4 處理的蛋白濃度與對照差異顯著（P<005）。當 NiSO4 濃度≤50 mg/L時，胰蛋白酶活性增強；但當NiSO4 濃度>50 mg/L 時，胰蛋白酶活性反而會減弱，可見低濃度NiSO4 對胰蛋白酶活性有促進作用，高濃度NiSO4 對其有抑制作用，其中25、100 mg/L NiSO4 處理與對照差異顯著（P<0.05），50 mg/L NiSO4 處理與對照差異極顯著（P<001）。當NiSO4 濃度>50 mg/L 時，脂肪酶活性呈緩慢增強的趨勢，但當NiSO4 濃度達到100 mg/L時，脂肪酶活性急劇減弱，可見低濃度 NiSO4 對脂肪酶活性具有細微的促進作用，高濃度 NiSO4 對其具有明顯的抑制作用，其中10、25 mg/L NiSO4 處理與對照差異極顯著（P<0.01），50、100 mg/L NiSO4 處理與對照差異顯著（P<0.05）。當 NiSO4濃度 ≤50 mg/L 時，酸性磷酸酶活性呈增強的趨勢，但當其濃度達到 100 mg/L 時，酸性磷酸酶活性減弱，可見低濃度 NiSO4 對酸性磷酸酶活性有促進作用，高濃度 NiSO4 對其具有抑制作用，其中50 mg/L NiSO4 處理與對照差異顯著（P<0.05）。當NiSO4 濃度在10～50 mg/L之間時，堿性磷酸酶活性逐漸增強，但當其濃度達到100 mg/L時，其活性反而減弱了。酶活性的增強，說明前期對酶有促進作用；后期酶活性開始減弱，表示其對酶出現了抑制作用（P<0.01）。表2鎳對鯽魚腸中酶活性的影響

3結論與討論

研究結果表明，鯽魚肝胰臟中脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶活性在低濃度NiSO4中有所增強，但隨著NiSO4濃度的增加，幾種酶的活性明顯減弱；堿性磷酸酶則一直呈減弱趨勢?？梢?，在長時間的高濃度NiSO4 脅迫下，鯽魚與植物、哺乳動物[4]類似，其脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶活性受到了抑制，而堿性磷酸酶活性對NiSO4的影響具有不同的反應，其生理機制還有待于從酶活性調控的分子水平上進行更深入的研究。本研究中的各種酶活性與NiSO4濃度升高的關系同賈秀英進行的鉛對鯉魚的研究結果[5]一致，脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶活性隨時間變化規律與黃雪琴等的結果[6]一致，隨著中毒時間的延長，酶活性有所減弱。

魚類肝胰臟是重要的解毒器官，也是主要蓄積重金屬的部位，重金屬離子可以誘導肝胰臟產生金屬硫蛋白[7]，從而降低重金屬的毒性，減少對肝胰臟的損害，但是隨重金屬離子濃度的增加和時間的延長，這種損害會超過金屬硫蛋白解毒的能力，從而抑制肝胰臟的代謝酶活性。本研究結果表明，肝胰臟中脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶活性在高濃度NiSO4脅迫下明顯減弱，說明高濃度NiSO4超出了肝胰臟本身的解毒能力，極大地抑制了脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶的活性。Glzar等研究發現，高濃度鉛會明顯抑制羅非魚堿性磷酸酶活性[8]，本試驗結果與其相似；孔祥會等研究發現，高濃度汞會明顯抑制肝胰臟堿性磷酸酶活性[4]。

腸為魚類重要的消化器官，腸道的健康、酶的工作狀態都關系到魚的正常生長和發育。腸道是魚類疾病傳染的重要途徑之一，腸道功能的下降會導致整個機體的健康水平下降，對營養物質的吸收能力也會下降，使大量營養物質流入水體，造成整個水體的健康水平下降，使魚類的傳染病經常發生，嚴重影響魚類的生存，對整個魚類養殖具有嚴重的破環作用。

脂肪酶和胰蛋白酶為腸中重要的消化酶，脂肪酶活性的減弱對整個機體的影響是巨大的。脂肪酶是魚腸中重要的消化酶，對魚類營養物質的吸收有至關重要的作用[9-11]。ACP和AKP在蛋白（酶）的去磷化過程中起了很大的作用，在生物對營養物質的吸收消化和運輸[12]中也起重要作用，此外還是生物體內重要的解毒體系[13]。研究Ni2+對脂肪酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶的影響，有助于了解Ni2+對鯽魚腸中酶以及鯽魚生長發育的影響，可作為水源鎳污染監測的一種生物學指標。

本試驗結果表明，鯽魚腸中胰蛋白酶、脂肪酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶的活性都隨著NiSO4濃度的增加而呈先增強后減弱的趨勢。當NiSO4濃度為0～50 mg/L時，胰蛋白酶、脂肪酶、堿性和酸性磷酸酶均呈增強趨勢，說明該濃度的NiSO4對酶具有激活作用；但當NiSO4 濃度為50～100 mg/L時，各酶的活性則呈減弱的趨勢，表明對各酶的活性產生了抑制作用。還有其他類似的試驗均得出了“酶活性隨著濃度的增加呈先增強后減弱”的結論，例如，NiSO4對大鼠心肝腎 ATPase毒性的試驗研究[14]、鉛對鯽魚酸性磷酸酶、堿性磷酸酶的影響[7]、鎳及其化合物對人和動物的毒性作用[15]、重金屬Cd脅迫對紅樹蜆的抗氧化酶、消化酶活性和MDA含量影響[16]等。由此可見，低濃度 NiSO4 對胰蛋白酶、脂肪酶、ACP和AKP具有不同程度的激活作用，高濃度 NiSO4 對其具有抑制作用。結合相關文獻可知，可能是因為低濃度NiSO4 會改變酶的分子結構，使酶活性增強；高濃度NiSO4 會破壞酶的結構，使酶的活性受到抑制。其中，NiSO4 對脂肪酶、胰蛋白酶和AKP的影響極顯著（P<0.01），對其的毒性作用很大；對酸性磷酸酶的影響較小。目前還沒有人研究過鎳對鯽魚腸胰蛋白酶、脂肪酶、ACP和AKP的影響，因此筆者通過研究 NiSO4 對鯽魚腸酶的影響，以期為鯽魚的養殖和保護以及水域的污染狀況提供更多的資料。

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