论文解读--植物乳杆菌L-137缓解溴氰菊酯对尼罗罗非鱼的毒害作用


在农业生产中,杀虫剂的使用可以提高作物的生产力和质量,但残余的衍生物会通过水源威胁到大多数水生生物。溴氰菊酯(DLM,(S)α-氰基-3-苯氧基苄基-(1R)-顺-3-(2.2-二甲基乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸盐)主要包含II型拟除虫菊酯,具有低浓度高效,低持续性以及对鸟类和哺乳动物低毒性大的特点,因而广泛用于家畜和农作物害虫防治。DLM可通过农业排水系统,最后进入水产养殖场。然而拟除虫菊酯类化合物对鱼类的毒性要比哺乳动物和鸟类高1000倍,因为鳃对于这类亲脂性化合物的吸收率很高,这使得鱼类容易受到拟除虫菊酯类化合物的毒害。DLM主要引起鱼类生长缓慢,抗氧化作用减弱,骨骼畸形,肝功能异常,免疫抑制,最终导致鱼类死亡。研究DLM对水产养殖生态系统的影响是很有必要的的。今天介绍的一篇论文证明植物乳杆菌L-137能缓解溴氰菊酯对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)的毒害作用,具有水产DLM解毒剂的开发前景。文章引用信息如下:



研究结果:
1、首先将鱼分为四组,分别称为对照组、DLM组、L-137组和DLM+L-137组。对照组:饲喂无L- 137,水体中不含DLM。DLM组:饲喂无L- 137,水体中含15 μg/L的DLM。L-137组:饲喂50 mg/kg的L- 137(2 × 1011CFU/g),水体中不含DLM。DLM+L-137组:饲喂50 mg/kg的L- 137(2 × 1011CFU/g),水体中含15 μg/L 的DLM。

2、血液学和生化参数
饲养15和30天后,DLM组较其他组的Hb、WBCs和RBCs水平显著降低(P<0.05;表3)。DLM+L-137组中鱼体Hb、WBCs和RBC水平显著改善(P<0.05);值得注意的是,L13137对WBCs无显著影响(P>0.05)。
DLM会使鱼体肝功能酶活性(AST、ALT、ALP)显著升高(15和30天)(表4)。与DLM组相比,DLM+L-137组的鱼在15天和30天后显著降低了AST、ALT和ALP水平(P<0.05)。对照组和L-137组鱼AST、ALT和ALP都处于低水平。
在15天和30天后,L-137组中较对照组的血液总蛋白、球蛋白和白蛋白水平显著(P<0.05)增加(表4)。DLM组显著降低(P<0.05)总蛋白、球蛋白和白蛋白水平。在暴露于DLM的情况下,DLM+L-137组总蛋白、球蛋白和白蛋白水平(P<0.05)显著提高。肌酐、尿素和胆红素水平在DLM组中最高,在L-137组中最低(P<0.05;表4)。有趣的是,DLM+L-137组的鱼在30天后的肌酐水平显著低于未饲喂L-137的鱼(P<0.05)。





3、免疫学指标
15和30天后,L-137组鱼的吞噬指数、吞噬活性和溶菌酶活性显著高于其他组,而DLM组的吞噬指数、吞噬活性和溶菌酶活性最低(P<0.05;表5)。15天后,DLM+L-137处理组鱼的吞噬指数、吞噬活性和溶菌酶活性均高于DLM组(P<0.05)。
  


  4、抗氧化、HSP70和Casp3基因表达
与其他组相比,接触DLM和饲喂L-137的鱼的CAT和GPx基因相对表达显著上调(P<0.05;图1A和1B)。热休克蛋白70(HSP70)基因在DLM组的鱼中的表达量最高,在L-137组最低(P<0.05;图2A)。DLM+L-137处理组的HSP70表达量显著低于DLM组。在未喂食L-137的情况下,暴露于DLM的鱼体内的CASP3显著上调(P<0.05;图2B)。饲喂L-137显著降低了DLM对鱼CASP3基因的影响(P<0.05)。



5、免疫相关基因表达水平
IFN-γ在各组中均显著高于对照组(P<0.05;图3A)。喂食L-137的鱼,无论是否有DLM影响,IL-8均显著性上调(P<0.05),与对照组相比差异无显著性(P>0.05;图3B)。在未饲喂L-137的情况下,暴露于DLM的鱼的IL-1β显著下调(P<0.05;图3C)。
  

6、 鳃、肠、肝、脾的组织病理学
对照组鳃原丝组织结构正常,次丝组织结构正常。原丝和次生丝的上皮增厚正常,次生丝底部有粘液细胞(图4A和4C)。由于DLM毒性,鳃的组织结构偏离正常结构。原发性纤丝内有传入血管充血。同时,原发性纤丝的上皮层也发生了变性,细胞核固缩。鳃上最典型的毒性特征是次生细丝扩张的顶端,称为末端扩张(图4B)。鳃的组织学结构显示L-137对DLM所致的退行性病变有改善作用。具体为退变程度,血管充血,继发性纤丝末梢扩张均减轻,但次级纤维间仍有一些白细胞浸润(图4D)。


肠粘膜、粘膜下层、肌层、浆膜四层结构正常。肠绒毛的长度与单纯的柱状上皮(肠细胞)相同(图5A)。DLM组中肠组织由四层结构组成,与对照组相似,但肠绒毛生长发育迟缓,细胞壁部分变性,出现淋巴细胞浸润(图5B)。在L-137组中,除了长而密集的具有单柱状上皮的肠绒毛外,肠结构正常(图5C)。在DLM+L-137组中,小肠绒毛的正常结构清晰,但生长发育迟缓,淋巴细胞浸润,这是由于DLM毒性效应的增强免疫作用(图5D)。


肝内可见多面体肝细胞,胞核大,或含两个胞核,肝细胞呈索状排列,肝脏胰腺部分正常,胰腺细胞基底部嗜碱性,顶部嗜酸性,这是由于存在酶原颗粒(图6A和6C)。DLM引起的肝毒性导致大多数肝细胞空泡化,表现为核固缩。空泡状肝细胞呈脂肪变性。血窦明显充血、扩张并含有血细胞(图6B)。饲喂L-137后,肝脏的组织结构明显正常。肝细胞在两个嗜碱性层之间显示嗜酸性层(图6C)。DLM+L-137组中肝脏与胰腺部分保持正常结构,无血窦充血,少量脂肪变性(图6D)。


脾脏组织结构呈正常的白髓和红髓,巨噬细胞中心在其中分布或聚集(图7A)。在DLM组,脾脏表现出典型的坏死灶,白髓减少(图7B)。而在L-137组,脾脏的组织结构显示淋巴细胞(白髓)的局限性增多,黑色素巨噬细胞在脾脏组织增多(图7C)。在DLM+L-137组的鱼中,脾脏没有坏死,黑色素巨噬细胞中心略有增加,白髓相对增多,红髓周围淋巴细胞浸润增多(图7D)。


总结:L137能缓解DLM造成的毒性影响,包括肝功能、血清蛋白、血液分布,抗氧化剂水平及免疫应答水平。DLM影响的鱼组织病理学表现为肠、脾、肝和鳃的损伤,而饲喂添加L-137后在相同组织中的损伤明显减轻。因此,L-137作为饲料添加剂可以对尼罗罗非鱼具有完全的保护作用,减缓DLM引起的毒性。