随着工农业的发展，包括铁在内的重金属污染物通过多种途径释放进入水体。高浓度的铁离子对鱼类有毒害作用，影响其生长、扰乱正常生命活动、破坏氧化抗氧化平衡、降低免疫力，严重时甚至引起鱼类的死亡。水体中按1∶1比例添加硫酸亚铁和氯化亚铁(总铁浓度为5 mg/L)会导致鲑鱼(Oncorhynchus keta)血液红细胞数和血糖含量升高，并使红细胞比容积和血清中儿茶酚胺的含量降低[1];陈玉明等[2]研究发现60 mol/L的Fe2+溶液明显影响泥鳅的精子活力。
摘要：以泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)为材料，比较了脑、肠、肝脏和胰脏的乙酰胆碱酯酶(Acetylcholin esterase，AChE)活性，然后采用体内染毒的方法，研究Fe3+对脑组织AChE活性的影响。结果表明，1%组织匀浆液中，脑、肠、肝脏、胰脏组织中AChE活性分别是1.42、0.35、0.06、0.15 U/mg;14 d后，与对照组相比，在60 mg/L Fe3+溶液中，泥鳅脑组织中AChE活性显著降低(P<0.05)，表明Fe3+对泥鳅具有神经毒性。
关键词：化工工程师论文,Fe3+,泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus),乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)活性,神经毒性
Effects of Fe3+ on the AChE Activity of Loach Brain
LI Hui，FU Chong-luo，ZHANG Liang
(College of Life Sciences，Liaocheng University，Liaocheng252059，Shandong，China)
Abstract： The activity of acetylcholinesterase(AChE)of brain，intestine，liver and pancreas in loach(Misgurnus anguillicaudatus)was compared. Effects of Fe3+ on AChE of loach brain was studied in vivo. The results showed that the activity of AChE of brain，intestine，liver and pancreas was 1.42、0.35、0.06、0.15 U/mg，respectively. Compared with control，AchE activity in the brain was significantly decreased(P<0.05) after 14 days under 60 mg/L Fe3+. It is indicated that Fe3+ might have a neural toxicity on loach.
Key words： Fe3+; loach(Misgurnus anguillicaudatus); acetylcholinesterase(AChE) activity; neural toxicity
乙酰胆碱酯酶是一个经典的毒理指标，常用于评价水体中有机磷农药的毒性。20世纪50年代末，Weiss[3]提出用鱼脑组织中或无脊椎动物的AChE活力受抑制程度来检测水环境中极低浓度的有机磷杀虫剂。目前，国内外在这方面展开了大量的研究[4-6]，但以AChE指示重金属离子污染的研究报道较少。本研究以泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)为材料，对不同组织中的AChE活性及Fe3+对泥鳅脑组织中AChE活性的影响进行了研究，为进一步了解Fe3+对淡水鱼的神经毒性作用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验材料
试验用泥鳅购自于聊城市交运大市场，运回实验室后，先在10 mg/L的KMnO4溶液中浸泡10 min杀菌消毒，在玻璃缸(60 cm×35 cm×35 cm)内饲养两周后用于试验。试验用水为曝气3 d以上的自来水，连续充气，每天换约1/5体积的水。
1.2试验试剂
试验用FeCl3等化学试剂均为分析纯，购自于南京南奥科技有限公司;AChE测定试剂盒、考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒，购自南京建成生物工程研究所。试验前先配制6 g/L含Fe3+的母液，4 ℃下保存备用。
1.3试验分组
配制终浓度分别为0.03、6.00和60.00 mg/L的Fe3+溶液，每1个浓度梯度为1个处理，每组饲养泥鳅18尾，饲养14 d进行检测。另设不含Fe3+溶液为对照。
1.4脑组织匀浆液的制备
每组取5尾泥鳅，用剪刀将鱼头背面剪开，剥开头顶骨，用镊子取出脑组织，放入表面皿中称重;用预冷的含1% Triton X-100的磷酸盐缓冲液(pH 8.0，100 mmol/L)冰浴条件下匀浆，匀浆比(m/V)为1∶9，制成10%的脑匀浆液;在4 ℃、4 000 r/min离心15 min，取上清液，即酶提取液，按1∶9(V/V)稀释成1%脑组织匀浆液，在4 ℃下保存备用。
1.5AChE活性的测定
AChE活性的测定按试剂盒说明书进行操作，3次重复。
1.6统计分析
所得数据以“平均值±标准差”表示，用Excel和SPSS 13.0统计软件进行分析，采用t检验进行差异显著性检验，P<0.05表示显著差异。 2 结果与分析
2.1泥鳅不同组织中AChE的活性
1%组织匀浆液中，脑、肠、肝脏、胰脏组织中的AChE活性分别是1.42、0.35、0.06、0.15 U/mg。由图1可知，4种组织中AChE的活性大小顺序为脑、肠、胰脏、肝脏。
2.2不同Fe3+浓度对泥鳅脑组织中AChE活性的影响
分别将泥鳅暴露在含0.03、6.00和60.00 mg/L的Fe3+浓度中14 d后测得1%脑组织匀浆液的AChE活性分别是1.47、1.48和0.84 U/mg，对照组AChE活性为1.42 U/mg。由图2可知，仅在含Fe3+高浓度组(60 mg/L)，同对照组相比，AChE活性有显著降低(P<0.05)。
3小结与讨论
AChE是一种由蛋白质分子构成的生物催化剂，主要功能是将神经系统突触部位传导神经兴奋的化学物质乙酰胆碱迅速水解为乙酸和胆碱，以维持神经系统的正常生理功能，其在鱼类体内的分布与组织神经活动的强弱有关。在大鼠中，肝脏与脑组织中的AChE活性分别为1.1和1.0 μmol/mL，两者差别不大[7];本研究中发现在泥鳅脑、肠、肝脏和胰脏等组织中都有AChE存在，但其活性有较大差异，脑组织中AChE活性远高于其他组织，这种差异可能与AChE的不同来源有关。
研究表明，有机磷农药和重金属等污染物对AChE活性具有抑制作用[8-10]。 Lionetto等[11]发现工业区和港区紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)和红山羊鱼(Mullus barbatus)体内AChE活性减少，以此推测除杀虫剂外，水中重金属具有抑制AChE活性的作用。贾秀英等[12]研究了Cd2+、Cr6+单一及复合污染对鲫鱼脑组织AChE活性的影响，发现随着重金属胁迫浓度的增加以及染毒时间的延长，鲫鱼脑组织AChE活性下降;相似抑制现象也出现在对白氏文昌鱼中，镉和锌对AChE活性的抑制率分别达65%和79%[13]。在本研究中，60 mg/L的Fe3+明显抑制了泥鳅脑组织中AChE的活性，可见重金属对淡水鱼的神经毒性并不是孤立事件，其相关研究需广泛开展。
AChE 的活性中心由酯解部位、阴离子部位和疏水性区域3个主要部分成，其中酯解部位含有丝氨酸和组氨酸[14]。关于重金属对AChE抑制机理，一般认为重金属暴露引起有机体AChE活性降低的原因一方面可能是重金属共价结合乙酰胆碱酯酶活性位点的丝氨酸，导致酶的活性丧失;另一方面可能是由于酶中大量巯基与重金属结合引起空间构象变化，从而间接引起酶活性降低[15]。尽管这些假说能够解释重金属对AChE活性的抑制现象，但需要更多的直接证据来支持这些假说。
参考文献：
[1] LAPPIVAARA J，MARTTINEN S. Effects of waterborne iron overload and simulated winter conditions on acute physiological stress response of whitefish，Coregonus lavaretus[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2005，60(2)：157-168.
[2] 陈玉明，陈杰，王曰文，等. Fe2+对雄性泥鳅生殖毒性的研究[J]. 湖北农业科学，2011，50(7)：1444-1447.
[3] WEISS C M. The determination of cholinesterase in the brain tissue of three species of fresh water fish and its inactivation in vivo[J].Ecology，1958，39(2)：194-199.
[4] HARTAD M. Relationships between behavior and inhibition of acetylcholinesterase in birds exposed to organophosphorus pesticides[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1993，12(2)：321-336.
[5] 穆大刚，孟范平，朱小山，等. 海鱼AChE监测海水有机磷农药的可行性研究[J]. 海洋湖沼通报，2004(1)：68-73.
[6] 程燕，周军英，韩志华，等. 二嗪磷对鸟类脑组织乙酰胆碱酯酶活性的影响[J]. 生态毒理学报，2010，3(2)：149-154.
[7] 宋世震，彭晓武，范丽蓉. 孕期锰染毒对仔鼠脑、肝AChE的影响[J]. 武汉科技大学学报(自然科学版)，2004，27(1)：84-86.
[8] 刘晓宇，郝强，吴谋成，等. 鲫鱼脑乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性测定及对有机磷农药的敏感性研究[J]. 食品科学，2006，27(12)：71-74.
