不同分子量褐藻酸钠对Cd2+、Pb2+所致斑马鱼胚胎发育毒性的保护作用

论文摘要

褐藻酸钠是一种从海带、紫菜等水生大型藻类中提取的多聚糖,广泛应用于食品、药品、化工业等多个领域。目前证实褐藻酸钠具有广泛生理功能,且发现分子量大小影响其活性。本文探讨以酸水解和/或氧化工艺降解褐藻酸,获得不同分子量范围的褐藻多糖,并考察其对Cd2+、Pb2+暴露所致斑马鱼胚胎发育毒性的保护作用,为其应用开发提供依据。（1）分别采用盐酸（HCl）、过氧化氢（H2O2）单独以及两者联用降解褐藻酸钠,并通过粘度法考察溶液粘度表征降解效果。研究发现,延长降解时间不能改善H2O2降解效果,可明显改善HCl降解效果;HCl-H2O2联用可加速褐藻酸钠降解。红外光谱法测定褐藻酸钠的官能团表明,降解后褐藻酸钠单元结构未发生明显变化,不同降解条件仅打断褐藻酸内部糖苷键,形成低分子量多聚糖。通过葡聚糖G-50凝胶柱分离降解后褐藻酸钠,采用HPLC-ELSD法检测分离产物分子量,获得了平均分子量分别为1575 D、7075 D、61518 D的三种多糖组分。（2）采用受精后6小时（6 hpf）斑马鱼卵,暴露于含氯化镉(Cd2+)和硝酸铅(Pb2+)的孵育液建立Cd2+和Pb2+染毒的发育毒性评价模型。结果表明,随着Cd2+、Pb2+浓度增加,斑马鱼胚胎的死亡率和畸形率升高,孵化率降低,两者均表现出明显的发育毒性。其中氯化镉对斑马鱼胚胎的半数致死浓度(LC50)为15.86 mg/L,硝酸铅的半数致死浓度(LC50)为125 mg/L。采用分离得到的不同分子量褐藻酸钠与Cd2+、Pb2+联合作用于斑马鱼胚胎,结果表明,1575 D、7075 D和61518 D平均分子量的褐藻酸钠对镉处理致斑马鱼胚胎死亡最强保护作用浓度分别为5 mg/L、10 mg/L和50 mg/L;仅1575 D褐藻酸对于Pb2+诱导的斑马鱼发育毒性有保护作用,最佳保护浓度为25 mg/L,7075 D和61518 D褐藻酸钠未见明显保护作用。（3）采用吖啶橙（AO）染色法观察胚胎凋亡,DCFH-DA探针法测定胚胎活性氧（ROS）水平,TBA比色法测定脂质过氧化物丙二醛（MDA）水平和超氧化物歧化酶（SOD）活性,ICP-MS法测定全卵和完整胚胎内Cd2+、Pb2+含量。结果表明,Cd2+和Pb2+均可诱导斑马鱼胚胎细胞凋亡,并致胚胎MDA和ROS水平上升,SOD活性下降。不同分子量褐藻酸钠均可降低Cd2+于斑马鱼全卵和胚胎内的富集,并改善Cd2+所致胚胎细胞凋亡,降低MDA和ROS水平,升高SOD活性,尤以低分子量褐藻酸活性最强。低分子量褐藻酸对Pb2+所致斑马鱼胚胎发育毒性有相似干预作用。研究结果表明,Cd2+和Pb2+均能诱导斑马鱼胚胎发育毒性和氧化应激损伤,降解后1575 D低分子量褐藻酸钠可明显改善Cd2+和Pb2+在斑马鱼卵和胚胎内的蓄积,并明显改善胚胎氧化应激水平,减少细胞凋亡,防护Cd2+和Pb2+所致斑马鱼胚胎发育毒性。

论文目录

摘要

Abstract

英文缩略词

1 前言

1.1 褐藻酸钠概述

1.1.1 褐藻酸钠结构

1.1.2 褐藻酸钠的应用

1.2 分子量大小对多糖生物学功能的影响

1.3 褐藻酸钠的降解方法

1.3.1 物理降解法

1.3.2 化学降解法

1.3.3 氧化降解法

1.3.4 生物降解法

1.4 多糖的分离纯化方法

1.5 多糖分子量的测定

1.5.1 粘度法

1.5.2 高效液相色谱法（HPLC）

1.5.3 激光光散射法

1.6 重金属的污染及危害

1.6.1 重金属的污染现状

1.6.2 镉的毒性及危害

1.6.3 铅的毒性及危害

1.6.4 重金属与氧化应激

1.7 模式生物斑马鱼

1.7.1 斑马鱼概述

1.7.2 斑马鱼作为毒理学评价模式动物的优势

1.8 研究内容及意义

1.8.1 研究内容

1.8.2 研究意义

2 不同分子量褐藻酸分级分离及其分子量测定

2.1 实验材料和仪器

2.1.1 实验试剂及药品

2.1.2 实验仪器与设备

2.1.3 实验原料

2.2 实验方法

2.2.1 褐藻酸钠降解条件的探究

2.2.2 褐藻酸钠降解产物的红外光谱测定

2.2.3 褐藻酸钠分子量的测定

2.2.4 葡聚糖凝胶的预处理

2.2.5 褐藻酸钠脱盐

2.2.6 褐藻酸分级分离

2.3 结果与讨论

2.3.1 不同降解条件对褐藻酸钠降解的影响

2.3.2 盐酸和过氧化氢浓度对褐藻酸钠降解的影响

2.3.3 HPLC测定降解后褐藻酸钠的分子量

2.3.4 褐藻酸钠降解产物的红外光谱测定

2.3.5 褐藻酸钠降解产物的分子量分离

2.3.6 褐藻酸钠降解产物分子量的测定

2.4 小结

2+、Pb²⁺对斑马鱼胚胎发育的影响研究'>3 不同分子量褐藻酸联合Cd²⁺、Pb²⁺对斑马鱼胚胎发育的影响研究

3.1 实验材料和仪器

3.1.1 实验试剂及药品

3.1.2 实验仪器与设备

3.1.3 溶液的配制

3.1.4 实验动物

3.1.5 胚胎收集

3.1.6 胚胎的选择

3.2 实验方法

3.2.1 胚胎染毒实验

3.2.2 重金属对斑马鱼胚胎的单一急性毒性实验

3.2.3 不同分子量褐藻酸联合重金属对斑马鱼胚胎的暴露实验

3.2.4 统计学分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 重金属对斑马鱼胚胎单一急性毒性试验的结果

2+对斑马鱼胚胎发育毒性保护作用'> 3.3.2 不同分子量褐藻酸联合Cd²⁺对斑马鱼胚胎发育毒性保护作用

2+对斑马鱼胚胎发育毒性保护作用'> 3.3.3 不同分子量褐藻酸联合Pb²⁺对斑马鱼胚胎发育毒性保护作用

3.4 小结

4 不同分子量褐藻酸保护斑马鱼胚胎毒性机制研究

4.1 实验材料和仪器

4.1.1 实验试剂及药品

4.1.2 实验仪器与设备

4.1.3 主要试剂配制

4.2 实验方法

4.2.1 斑马鱼胚胎凋亡的测定

4.2.2 斑马鱼胚胎脂质过氧化物（MDA）的测定

4.2.3 斑马鱼胚胎脂质过氧化物歧化酶（SOD）的测定

4.2.4 斑马鱼胚胎总活性氧（ROS）的测定

2+含量的测定'> 4.2.5 斑马鱼全卵和完整胚胎内Cd²⁺含量的测定

2+含量的测定'> 4.2.6 斑马鱼全卵和完整胚胎内Pb²⁺含量的测定

4.2.7 统计学分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 斑马鱼胚胎凋亡测定的结果

4.3.2 不同分子量褐藻酸联合重金属对胚胎MDA测定的结果

4.3.3 不同分子量褐藻酸联合重金属对胚胎SOD测定的结果

4.3.4 不同分子量褐藻酸联合重金属对胚胎ROS测定的结果

2+含量测定的结果'> 4.3.5 斑马鱼全卵和完整胚胎内Cd²⁺含量测定的结果

2+含量测定的结果'> 4.3.6 斑马鱼全卵和完整胚胎内Pb²⁺含量测定的结果

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵艳

导师: 殷军港,王振华

关键词: 褐藻酸钠,降解条件,斑马鱼,发育毒性,氧化应激

来源: 烟台大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 烟台大学

分类号: X171.5

总页数: 78

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不同分子量褐藻酸钠对Cd2+、Pb2+所致斑马鱼胚胎发育毒性的保护作用

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