Đang tải... (xem toàn văn)
Sự tích lũy của kim loại nặng Cadmium (Cd) theo con đường sinh học gây ra một số ảnh hưởng nhất định lên cơ thể sinh vật. Đề tài tiến hành khảo sát một số ảnh hưởng của Cd lên sự phát triển của phôi cá Ngựa vằn (Danio rerio) bao gồm: tỉ lệ sống chết của phôi, hoạt động của tim, hoạt động quẫy mình và sự phát triển của hệ xương ở các nồng độ 0; 1; 5; 10; 20µg/l.
Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG CADMIUM LÊN SỰ PHÁT TRIỂN PHÔI CÁ NGỰA VẰN (DANIO RERIO) Phan Thanh Huy (Sinh viên năm 5, Khoa Sinh học) GVHD: ThS Nguyễn Thị Thương Huyền, ThS Lê Thành Long TĨM TẮT Sự tích lũy kim loại nặng Cadmium (Cd) theo đường sinh học gây số ảnh hưởng định lên thể sinh vật Đề tài tiến hành khảo sát số ảnh hưởng Cd lên phát triển phôi cá Ngựa vằn (Danio rerio) bao gồm: tỉ lệ sống chết phôi, hoạt động tim, hoạt động quẫy phát triển hệ xương nồng độ 0; 1; 5; 10; 20µg/l Kết cho thấy Cd độ chưa phải ngưỡng gây chết phôi cá Ngựa vằn theo hình thái Tuy nhiên, chúng có ảnh hưởng đến cấu tạo bên phôi: làm tăng nhịp tim, tăng số lần quẫy gây nên biến đổi hệ xương phôi cá Ngựa vằn Mở đầu Hiện nay, giới giai đoạn bùng nổ ngành công nghiệp, nguy ô nhiễm kim loại nặng mối đe dọa cho sức khỏe cộng đồng Cd ba kim loại nặng với chì thủy ngân xem nguy hiểm thể người Từ lâu người sử dụng nhiều loài động vật để phục vụ cho cơng trình nghiên cứu như: chuột bạch, ếch, gà con… Gần đây, tên “cá Ngựa vằn” trở thành đối tượng nghiên cứu nóng bỏng nhiều lĩnh vực Lồi có đặc điểm đáp ứng nhu cầu trình nghiên cứu: (1) khả sinh sản cao; (2) vòng đời ngắn; (3) thụ tinh ngồi; (4) phơi cá bột suốt nên dễ dàng quan sát; (5) kích thước cá trưởng thành đủ nhỏ để nuôi với số lượng lớn, kích thước phơi lại đủ lớn phù hợp với thao tác thí nghiệm; (6) mơ số bệnh giống người Với ưu điểm đó, cá Ngựa vằn trở thành sinh vật mơ hình cho nghiên cứu khoa học Khi xác định mức độ ảnh hưởng nhiễm độc kim loại nặng Cd thể cá Ngựa vằn, tạo sở để mô ảnh hưởng Cd thể người Điều góp phần làm cho người ý thức tác hại nhiễm độc kim loại nặng nói chung Cd nói riêng mà người tiếp xúc ngày Do đó, đề tài: “Ảnh hưởng kim loại nặng Cd lên phát triển phôi cá Ngựa vằn (Danio rerio)” tiến hành nhằm giúp mở hướng nghiên cứu sâu đối tượng Phương pháp nghiên cứu 2.1 Thời gian Từ tháng 08 năm 2011 đến tháng 03 năm 2012 54 Năm học 2011 - 2012 2.2 Địa điểm Phòng thực hành Giải phẫu - Sinh lí Người Động vật (I002) 2.3 Phương pháp 2.3.1 Phương pháp phối thu phôi Cá phối theo tỉ lệ đực: cái; bể phối pocal, phối đực: 10 cái, có vách ngăn để ngăn cá cá đực riêng biệt với mục đích thu phơi giai đoạn đầu phát triển, phía đáy rải viên bi Sau ghép cá để qua đêm tách biệt với ánh sáng Thời điểm thu phơi thích hợp sáng hôm sau (khoảng 7h00) Tháo vách ngăn, để yên khoảng 15 phút tiến hành thu phôi Hình Bố trí thí nghiệm ghép cá 2.3.2 Phương pháp gây nhiễm Cd Hút 20 phơi sống theo hình thái vào bể nuôi phôi chứa CdCl2.5H2O nồng độ: 0,1 µg/lít, 5µg/lít, 10 µg/lít, 20µg/lít Thí nghiệm lặp lại lần 2.3.3 Phương pháp đánh giá phát triển phơi Dùng kính hiển vi soi kính hiển vi đảo ngược để khảo sát tỉ lệ sống chết phôi cá Ngựa vằn qua giai đoạn phát triển; khảo sát ảnh hưởng Cd lên nhịp tim, quẫy mình, nang 2.3.4 Phương pháp xử lí số liệu Tất số liệu đề tài xử lí phần mềm SigmaPlot 11 với độ tin cậy 95% Kết bàn luận 3.1 Ảnh hưởng Cd lên tỉ lệ sống (theo hình thái) phơi cá Ngựa vằn qua giai đoạn Kết thể bảng Trong đó, p dao động từ 0,474 ÷ 0,959 khơng có ý nghĩa mặt thống kê Nghĩa tỉ lệ sống phôi nồng độ Cd gây nhiễm qua giai đoạn phát triển tương đương Điều giai đoạn phôi, phôi lớp vỏ phôi bao bọc nên phần hạn chế xâm nhập Cd vào phôi Như vậy, Cd nồng độ chưa phải ngưỡng gây chết phôi cá Ngựa vằn Tuy nhiên, Cd ảnh hưởng đến giai đoạn phát triển sau Đối với phôi bị chết giai đoạn, nguyên nhân phần bị ảnh hưởng Cd, phần yếu tố khác (yếu tố bên yếu tố bên ngoài) Trong giai đoạn phát triển phơi, giai đoạn Segmatation có tỉ lệ sống thấp 55 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH Bảng Tỉ lệ (%) phôi sống qua giai đoạn nồng độ Cd gây nhiễm Các giai đoạn Tỉ lệ (%) phôi sống nồng độ Cd gây nhiễm p phơi ĐC 1µg/l 5µg/l 10µg/l 20µg/l 98,75 96,25 96,25 97,50 95,00 0,474 Blastula ± 2,50 ± 2,50 ± 2,50 ± 2,88 ± 4,08 96,25 94,79 96,04 93,61 96,04 0,85 Gastrula ± 4,78 ± 0,13 ± 2,63 ± 6,25 ± 2,64 72,46 65,93 59,02 60,89 64,09 0,815 Segmatation ± 7,37 ± 20,86 ± 17,47 ± 14,29 ± 29,48 86,42 89,50 83,70 85,35 80,09 0,959 Pharyngeal ±1 4,40 ± 17,07 ± 10,84 ± 10,56 ± 8,25 83,03 80,00 71,18 78,94 76,33 0,813 Hatching ± 12,83 ± 14,40 ± 27,93 ± 10,97 ± 11,78 Biểu đồ Tỉ lệ (%) phôi sống qua giai đoạn nồng độ Cd gây nhiễm Tỉ lệ (%) phôi sống 120 100 80 Blastula 60 Gastrula Segmatation 40 Pharyngeal 20 Hatching ĐC 10 20 Nồng độ Cd Hình Phơi phát triển bình thường 56 Năm học 2011 - 2012 Hình Phơi phát triển bất thường Hình Phôi chết 3.2 Ảnh hưởng Cd lên cấu tạo bên phôi 3.2.1 Ảnh hưởng Cd lên hoạt động tim phôi cá Ngựa vằn Trong q trình phát triển phơi, tim bắt đầu hình thành giai đoạn Segmatation Đến giai đoạn Pharyngeal giai đoạn Hatching, hoạt động tim nhận thấy rõ kính hiển vi Bảng Nhịp tim phôi cá Ngựa vằn giai đoạn Pharyngeal giai đoạn Hatching Các giai đoạn Nhịp tim (lần/phút) phôi nồng độ Cd gây nhiễm phôi ĐC 1µg/l 5µg/l 10µg/l 20µg/l 158,10 160,23 168,61 172,15 171,61 Pharyngeal ± 18,91 ± 18,44 ± 21,73 ± 27,59 ± 26,44 185,43 196,10 203,63 203,65 209,78 Hatching ± 10,33 ± 13,05 ± 16,41 ± 11,09 ± 10,92 p 0,002 0,001 57 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH Biểu đồ Ảnh hưởng Cd lên hoạt động tim phôi cá Ngựa vằn 171.61 209.78 172.15 203.65 168.21 203.63 Nhịp tim (Lần/phút) 200 160.23 196.1 250 158.1 185.43 (giai đoạn Pharyngeal giai đoạn Hatching) 150 Pharyngeal 100 Haching 50 ĐC 10 Nồng độ Cd (µg/l) 20 Giai đoạn Pharyngeal: nhịp tim trung bình phơi lô đối chứng 158 lần/phút Dưới ảnh hưởng Cd làm cho tim đập nhanh biến thiên theo tăng dần nồng độ Cd Trong đó, nhịp tim nồng độ 1µg/l so với lơ đối chứng; nồng độ 10µg/l so với 5µg/l khơng có khác biệt mặt thống kê (p > 0,05); cịn nồng độ 5µg/l so với 1µg/l; có khác biệt mặt thống kê (p < 0,05) Nhịp tim phôi gây nhiễm Cd nồng độ cao (10 µg/l, 20µ/l) tăng lên khoảng 13 nhịp/phút so với nhịp tim phôi đối chứng (172 nhịp so với 158 nhịp (p = 0,008); 171 nhịp so với 158 nhịp (p = 0,012), tương ứng) Tuy nhiên nhịp tim trung bình nồng độ 10 20µg/l khơng có khác biệt mặt thống kê (p = 0,927) Giai đoạn Hatching: nhịp tim trung bình phơi lơ đối chứng 185 lần/phút, cao so với nhịp tim giai đoạn Pharyngeal Tương tự giai đoạn Pharyngeal, nhịp tim tăng lên phôi gây nhiễm với nồng độ Cd cao Cụ thể, nhịp tim nồng độ 1µg/l so với lơ đối chứng; nồng độ 5µ/l so với 1µ/l; nồng độ 20µ/l so với 10µ/l có khác biệt mặt thống kê (p < 0,05); nhịp tim nồng độ 10µ/l so với 5µ/l khơng có khác biệt mặt thống kê (p = 0,481) So với nhịp tim phơi đối chứng nhịp tim phôi gây nhiễm Cd nồng độ 20µ/l đạt giá trị cao (209 nhịp/phút), tăng lên 23 nhịp/phút (p < 0,05) Như vậy, Cd ảnh hưởng đến hoạt động tim gây rối loạn nhịp tim Với lượng tích tụ Cd lớn làm nhịp tim phôi tăng Từ bảng 2, nhận thấy nhịp tim phơi giai đoạn Hatching có tăng lên đồng loạt so với nhịp tim phôi giai đoạn Pharyngeal Như vậy, phôi phát triển đến giai đoạn sau ảnh hưởng Cd đến hoạt động tim cao Do đó, Cd tích tụ thể lâu làm tăng lượng Cd thể Lượng Cd theo máu đến toàn thể gây ảnh hưởng định 58 Năm học 2011 - 2012 đến hoạt động hệ quan Trong đó, có ảnh hưởng đến hoạt động tim 3.2.2 Ảnh hưởng Cd lên hoạt động quẫy phơi cá Ngựa vằn (giai đoạn Pharyngeal) Sự quẫy xảy giai đoạn Pharyngeal Trong giai đoạn này, phơi có quẫy để chuẩn bị cho q trình nang Đó vận động tồn thân, chủ yếu vận động phần đuôi nhằm tạo tác động đến lớp vỏ phơi từ phía Và điều ảnh hưởng đến thời điểm nang chúng Theo thống kê (bảng 3), phôi lơ đối chứng giai đoạn Pharyngeal có số lần quẫy trung bình 1,56 lần/phút Tuy nhiên, ảnh hưởng Cd làm cho số lần quẫy chúng giảm xuống Cụ thể, phôi cá Ngựa vằn gây nhiễm Cd nồng độ cao tần số quẫy thấp Sự giảm số lần quẫy theo nồng độ tăng dần khơng có khác biệt mặt thống kê hai nồng độ cạnh (p > 0,05) Tuy nhiên, số lần quẫy nồng độ 5µg/l, 10µg/l 20µg/l so với lơ đối chứng có khác biệt mặt thống kê (p = 0,006) Như vậy, Cd gây ảnh hưởng lên phơi, từ tác động đến hoạt động hệ Kết với lượng Cd tích lũy cao làm giảm hoạt động quẫy chúng Bảng Số lần quẫy trung bình (lần/ phút) phơi nồng độ Cd (µg/l) gây nhiễm Số lần quẫy trung bình (lần/phút) phơi nồng độ Cd Giai đoạn gây nhiễm phơi ĐC 1µg/l 5µg/l 10µg/l 20µg/l 1,56 ±1,29 1,11 ± 1,04 0,90 ± 0,83 0,86 ± 0,91 0,85 ± 0,87 Pharyngeal P = 0,006 Số lần quẫy (Lần/phút) Biểu đồ Tần số quẫy trung bình phơi cá Ngựa vằn (giai đoạn Pharyngeal) nồng độ Cd (µg/l) gây nhiễm 1.56 1.5 1.11 0.9 0.86 0.85 10 20 0.5 ĐC Nồng độ Cd (µg/l) 59 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH 3.2.3 Ảnh hưởng Cd lên q trình nang Cuối giai đoạn Pharyngeal đầu giai đoạn Hatching, phơi bắt đầu có phá vỡ lớp vỏ phơi bên ngồi để ngồi mơi trường nước Lúc này, chúng khơng cịn bảo vệ lớp vỏ phơi Q trình nang phôi không diễn đồng loạt mà theo thời điểm khác Kết thể bảng Bảng Tỉ lệ (%) nang phơi cá Ngựa vằn (giai đoạn Pharyngeal) nồng độ Cd (µg/l) gây nhiễm Tỉ lệ (%) nang phơi cá Ngựa vằn (giai đoạn Pharyngeal) nồng độ Cd gây nhiễm ĐC µg/l µg/l 10 µg/l 20 µg/l 92,85 93,33 91,67 88,88 76,92 Lơ Lơ 87,5 75 80 81,81 85,71 100 84,61 78,57 75 84,61 Lô 100 100 85,71 88,89 76,92 Lô 95,08 88,23 83,98 ± 83,64 ± 81,04 ± Trung bình ± 6,07 ± 10,84 5,97 6,65 4,77 P= 0,101 Từ bảng 4, giá trị p > 0,05 không ý nghĩa thống kê Như vậy, q trình nang phôi cá Ngựa vằn chưa bị ảnh hưởng Cd nồng độ khảo sát Q trình nang nhiều yếu tố khác định Trong đó, hoạt động quẫy yếu tố liên qua đến q trình nang Tỉ lệ (%) nang phơi Biểu đồ Tỉ lệ (%) nang phơi cá Ngựa vằn (giai đoạn Pharyngeal) nồng độ Cd (µg/l) gây nhiễm 100 95 90 85 80 75 70 95.08 88.23 ĐC 83.93 83.64 10 81.04 20 Nồng độ Cd 3.2.4 Ảnh hưởng Cd đên hệ xương Trong q trình nghiên cứu, cảm quan chúng tơi nhận thấy số phơi sau nang nồng độ cao Cd (20µg/l) có biểu khơng bình thường hệ xương Đối với phơi bình thường, sau nang chúng có cấu trúc xương cột sống tương đối thẳng (hình A)và chúng bơi theo đường thẳng Tuy nhiên, phơi có cấu trúc xương bị cong chúng bơi lội khó khăn 60 Năm học 2011 - 2012 (bơi theo kiểu xoay vịng) (hình B) Ngun nhân dẫn đến tượng này, tác động Cd Và giả thuyết chưa có số liệu thống kê A Xương cột sống bình thường B Xương cột sống bị cong Hình Hình thái xương cột sống phơi Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Trong nồng độ Cd khảo sát trình nghiên cứu, chưa tìm ngưỡng gây chết phơi cá Ngựa vằn Mặc dù Cd nồng độ không gây chết phôi cá Ngựa vằn chúng xâm nhập tích tụ lại bên cấu trúc phôi gây ảnh hưởng định: làm tăng nhịp tim, giảm số lần quẫy gây biến đổi hệ xương Khi phôi phát triển sau, lượng Cd tích tụ nhiều mối đe dọa cho tình trạng sức khỏe chúng Cd nồng độ khảo sát chưa ảnh hưởng đến trình nang phơi cá Ngựa vằn 4.2 Kiến nghị Khảo sát ngưỡng gây chết Cd giai đoạn phôi cá Ngựa vằn Nghiên cứu ảnh hưởng Cd lên phát triển phôi mức độ cao hơn: nhuộm hóa mẫu mức độ phân tử Khảo sát ảnh hưởng Cd đến hệ xương TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường bản, Nxb Đại học Quốc gia TPHCM, tr.175 – 187 Trần Kiên, Trần Hồng Việt (2003), Động vật có xương sống tập 1: Cá lưỡng cư, Nxb Đại học Quốc gia, Đại học Sư phạm Hà Nội Tiếng Anh 61 Kỉ yếu Hội nghị sinh viên NCKH A.V.Hallare, M.Schirling, T.Luckenbach, H.-R.Kohler, R.Triebskorn (2005), “Combined effect of temperature and Cd on developmental parameters and biomarker respone in zebrafish (Danio rerio) embryos”, Journal of Thermal biology, Elservier Science, 30, pp 7-17 Victoria Louise Pritchard (2001), Behaviour anh Morphology of the Zebrafish, Danio rerio, The University of Leeds Shool of Biology Elly Suk Hen Chow and Shuk Han Cheng (2002), “Cd Affects Muscle Type Development and Axon Growth in Zebrafish Embryonic Somitogenesis”, Toxicological Sciences 73, pp.149 – 159 Website 62 http://zfin.org/zf_info/zfbook/stages/index.html ... Phương pháp đánh giá phát triển phơi Dùng kính hiển vi soi kính hiển vi đảo ngược để khảo sát tỉ lệ sống chết phôi cá Ngựa vằn qua giai đoạn phát triển; khảo sát ảnh hưởng Cd lên nhịp tim, quẫy... 2011 - 2012 Hình Phơi phát triển bất thường Hình Phơi chết 3.2 Ảnh hưởng Cd lên cấu tạo bên phôi 3.2.1 Ảnh hưởng Cd lên hoạt động tim phôi cá Ngựa vằn Trong q trình phát triển phơi, tim bắt đầu... chết Cd giai đoạn phôi cá Ngựa vằn Nghiên cứu ảnh hưởng Cd lên phát triển phôi mức độ cao hơn: nhuộm hóa mẫu mức độ phân tử Khảo sát ảnh hưởng Cd đến hệ xương TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê