镉致实验红鲫生物学毒性研究结果

镉是一种常见的重金属污染物，对水生生物组织会产生毒副作用。20世纪70年代以来，国内外关于镉的毒理学研究进展很快，对镉的毒性及其致毒机制有了长足的认识。

1.试验目的

镉致实验红鲫生物学毒性的试验研究，旨在考察实验红鲫对镉的敏感性以及实验红鲫能否开发为监测水环境中镉污染的生物监测物。

2.方法

（1）试验动物

实验红鲫若干尾，1龄，雌雄各半，体貌健康，由南华大学实验动物学部提供。

（2）试验方法

1）重金属镉（Cd2+）对实验红鲫的急性毒性研究：采用传统方法（方法同本章第一节）。

2）微核试验（方法同本章第一节）：染镉（Cd2+）7d后检测不同浓度镉（Cd2+）引起的实验红鲫血红细胞微核率。

3）染镉（Cd2+）7d后实验红鲫的血液生化指标测定：采用全自动生化分析仪检测。

3.试验结果

（1）急性毒性试验

在各浓度含Cd2+试液中，约12h后，高浓度组首先出现异常反应，在水箱里急速游动，上下乱窜，持续几小时后，游动变得缓慢，反应迟钝，有时在水中侧翻，逐渐丧失运动能力，伏于水箱底部，嘴巴和鳃瓣一张一翕，直至死亡。低质量浓度组试验鱼，出现中毒症状的时间较迟，一旦中毒，亦表现相同症状。红鲫中毒死亡标准，以鳃盖是否停止活动和尾部对轻微刺激有无反应作为判断依据。

表4-36、表4-37记录了Cd2+对实验红鲫的急性毒性试验致死数据。在21.4±1℃下，镉（Cd2+）对实验红鲫24h、48h、72h、96h的半数致死浓度分别为15.85mg/L、9.22mg/L、7.02mg/L、6.01mg/L，安全浓度为0.60mg/L。而我国渔业水质标准对Cd2+的最高允许浓度规定为0.005mg/L，本试验测得的安全浓度为0.60mg/L，远远高于标准。可见，红鲫对Cd2+的耐受性较高。

表4-36　Cd2+对红鲫的急性毒性试验

表4-37　Cd2+对红鲫的急性毒性试验结果

（2）Cd2+对实验红鲫红细胞微核及核异常的诱变结果

显微镜下观察，红鲫正常的成熟红细胞一般为圆形或椭圆形，大小相似，分布均匀，具有一个细胞核，该核多为椭圆形或圆形，位于细胞的中央。红鲫在不同浓度Cd2+中暴露染毒7天后，部分外周血红细胞的外形呈现不规则形态；部分红细胞的细胞核也出现各种不同的异常现象，主要是核质变形，包括核外凸、核内凹等，而微核和核固缩现象出现较少，未发现核裂解及核空胞等现象。

由表4-38可知，实验红鲫分别经浓度为0.75mg/L、1.50mg/L和3.00mg/L的镉（Cd2+）染毒7d后，血红细胞的微核率分别为2.756%、3.839%和5.911%，均为正常实验红鲫的（0.094%）数十倍，且微核率随着镉离子（Cd2+）浓度的增加而增加。

表4-38　不同浓度的Cd2+对实验红鲫红细胞微核及核异常的影响（Mean±SD）

注：**表示与对照组比较P＜0.01，水平差异极其显著。(www.xing528.com)

（3）Cd2+对实验红鲫血液生化指标的影响

不同浓度镉（Cd2+）改变实验红鲫血液生化指标的程度不同。经0.75mg/L、1.50mg/L和3.00mg/L的镉（Cd2+）染毒7d后，与对照组相比，实验红鲫血清总蛋白（27.50g/L、28.20g/L、31.60g/L比25.90g/L）、白蛋白（11.10g/L、11.70g/L、11.80g/L比10.50g/L）、球蛋白（17.10g/L、17.50g/L、19.80g/L比15.40g/L）、谷草转氨酶（427.30U/L、438.30U/L、1321.80U/L比332.50U/L）、谷丙转氨酶（13.50U/L、21.50U/L、69.50U/L比16.30U/L）水平显著增加，而血糖（3.89mmol/L、4.76mmol/L、4.08mmol/L比4.83mmol/L）、钠（131.50mmol/L、130.80mmol/L、123.10mmol/L比129.20mmol/L）、钙（2.40mmol/L、2.19mmol/L、l.77mmol/L比2.56mmol/L）等的含量则显著降低，钾（4.00mmol/L、3.50mmol/L、3.60mmol/L比4.10mmol/L）却无显著变化。具体结果见表4-39至表4-42。

表4-39　红鲫血清蛋白（平均值±标准差）

注：**表示与对照组相比P＜0.01。

表4-40　红鲫血清酶（平均值±标准差）

注：*表示与对照组相比P＜0.05，**表示与对照组相比P＜0.01。

表4-41　红鲫血清糖（平均值±标准差）

注：*表示与对照组相比P＜0.05，**表示与对照组相比P＜0.01。

表4-42　红鲫血清无机离子（平均值±标准差）

注：*表示与对照组相比P＜0.05，**表示与对照组相比P＜0.01。

4.讨论

（1）Cd2+对鱼类的急性毒性试验

一般来说，开展急性毒性试验，比较各种化学物质的毒性，或者研究不同动物及其不同发育阶段对化学物质的毒性影响或敏感性都以LC50为依据。测定化学物质对动物的LC50值，数值越小，表明该化学物质的毒性越大。试验表明，Cd2+的浓度越高，实验红鲫对Cd2+的敏感性越强，Cd2+对实验红鲫的毒性增加，96h的死亡率随Cd2+浓度增高而升高。在24h，高浓度组的死亡率就达到了50%，48h达到了80%；而低浓度组在第4d才有2尾（20%）实验红鲫死亡。有毒物质对鱼类的毒性作用，可根据鱼类急性毒性试验中96h LC50分为4级，即剧毒、高毒、中毒和低毒。镉对各种鱼类的急性毒性已经有了一些报道。如镉对草鱼的96h LC50为3.49mg/L，对鲫鱼的96h LC50为5.85mg/L，对金鱼的96h LC50为5.56mg/L，对斑马鱼的96h LC50为4.80mg/L，对罗非鱼的96h LC50为9.12mg/L，而本试验的结果显示镉对实验红鲫C1HD系的96h LC50为6.01mg/L。根据毒物对鱼类的急性毒性，各类毒物的毒性可划分出不同的等级：剧毒（96h LC50＜1mg/L）、高毒（96h LC50＝1～100mg/L）、中等毒（96h LC50＝100～1000mg/L）、低毒（96h LC50＝1000～10000mg/L）和微毒（96h LC50＞10000mg/L）。可见，镉对实验红鲫、草鱼、金鱼、鲫鱼、罗非鱼等鱼类的毒性基本一致，均属于高毒物质。但草鱼与罗非鱼属于大型鱼类，性成熟时间长，幼鱼生长快，不适合用作镉离子水体污染的生物监测物；斑马鱼属于热带鱼种，用作镉离子水体污染的生物监测物有一定的地域以及温度限制；金鱼属于观赏鱼类，使用起来成本较高；鲫鱼多生活于水体的下层，胆小，害怕惊扰，体色多与栖息环境类似，不易观察发现异常情况。而实验红鲫C1HD系具有生命力强，性成熟早，繁殖力强；体色全红，便于观察；体形适当、杂食性，饲养成本低等优点，适合作为监测镉离子污染的生物监测物。

（2）微核的形成与染色体损伤有关，近年来已有许多研究应用小鼠骨髓多染红细胞微核试验及人外周血淋巴细胞微核试验研究水源污染的遗传毒性效应。同时有直接应用鱼外周血红细胞微核测定来进行水源的遗传毒性研究。动物对有害物质的毒性反应，鱼比人和温血动物敏感，当其生存的水环境存在致突变性污染物时，可引起鱼外周血细胞内的DNA或染色体损伤。鱼造血系统的损伤可使鱼造血干细胞部分有丝分裂异常，可能使受损细胞染色体断片残留在胞浆中成为微核，这种带有微核的有核红细胞随着血液到达外周，可以迅速可靠地反映染色体的损伤情况。本试验研究Cd2+对实验红鲫外周血细胞微核率的影响，旨在探讨其遗传毒性。试验结果表明，随着Cd2+质量浓度的增大，实验红鲫外周血红细胞微核率增加；微核率与Cd2+浓度成正相关。证实镉对实验红鲫有一定的遗传毒性。

（3）鱼类血液中的各种无机成分和有机成分对维持鱼体内环境稳定具有重要意义，并反应机体的健康状况。在各种疾病状态或毒物作用下，鱼体内环境的稳定性被破坏，各种无机和有机成分的浓度也会发生相应的变化。如草鱼患出血病会导致其血清K+浓度明显升高而Ca2+含量明显降低（朱心玲等，1987）；在本试验中，Cd2+影响实验红鲫血液中总蛋白质、球蛋白、谷草转氨酶、谷丙转氨酶等水平的变化，且反映出一定的量效关系，表明Cd2+中毒可引起产生这些物质的组织器官（如肝脏、肾脏）损伤，血液生化指标的变化水平与机体组织器官损伤程度有关。

本试验研究了镉污染对红鲫的生物学毒性，可为评价重金属对鱼类的毒性、制订废水排放浓度标准和渔业水质标准、防治污染和保护渔业资源等提供参考依据。实验红鲫在本试验中的成功应用，为其作为实验动物应用于毒理学研究又提供了一个实例。

4.结论

（1）镉（Cd2+）对实验红鲫为高等有毒物质。镉（Cd2+）导致实验红鲫血红细胞的微核率，随镉（Cd2+）浓度的增加而升高。高等级浓度的镉（Cd2+）会引起实验红鲫血液中总蛋白、球蛋白、谷草转氨酶、谷丙转氨酶等水平的改变，且反映出一定的量效关系。

（2）实验红鲫对镉污染反应敏感，可以作为测试动物。