Ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng lên sự biến động năng lượng dự trữ và hoạt tính enzyme glutathione s transferase của cá chép và cá rô phi trong lưu vực sông nhuệ đáy

Ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng lên biến động lượng dự trữ hoạt tính enzyme glutathione S-transferase cá Chép (Cyprinus carpio) cá Rô Phi (Oreochromis niloticus) lưu vực sông Nhuệ - Đáy Vũ Thị Huyền Trang Trường Đại học Khoa học Tư nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Sinh thái học; Mã số: 60 42 20 Người hướng dẫn: TS Ngô Thị Thúy Hường; PGS.TS Lê Thu Hà Năm bảo vệ: 2013 Abstract: Đánh giá tích tụ KLN (Cu, Pb, Zn Cd) mang, gan, thận cá chép cá rô phi theo mùa theo mặt cắt khu vực nghiên cứu Phân tích biến động nồng độ protein hoạt tính GST mẫu cá phân tích kim loại nặng Bước đầu xác định tương quan nồng độ kim loại nặng tích tụ với nồng độ protein hoạt tính GST mẫu cá phân tích Keywords: Sinh thái học; Ơ nhiễm kim loại nặng; Hoạt tính enzyme glutathione S-transferase; Cá Chép; Cá rô phi; Sông Nhuệ; Sông Đáy Content MỞ ĐẦU Kim loại nặng (KLN) thành phần đặc trưng chất thải công nghiệp Hiện nay, ngành công nghiệp Việt Nam giai đoạn đầu phát triển chưa có đủ phương tiện cần thiết để giảm loại trừ ảnh hưởng xấu chất thải công nghiệp đến môi trường Mặt khác, chế tài xử phạt mơi trường cịn chưa nghiêm Do vậy, ô nhiễm kim loại nặng thuỷ vực ngày trở nên trầm trọng Các kim loại thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn, ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái loài sinh vật sống nước Các kim loại nặng phóng thích vào mơi trường tồn lâu dài, tích tụ vào mô sống sinh vật qua chuỗi thức ăn mà người mắt xích cuối Các kim loại Cd, Pb, Cu, Zn kim loại có độc tính cao sinh vật người vượt ngưỡng cho phép Mặc dù nồng độ chất độc tích tụ thể sinh vật chưa cao tồn tích tụ lâu dài, chúng làm tổn thương sinh vật mức độ khác chí gây chết Với số dân lên tới 10 triệu người từ tỉnh, thành phố, đặc biệt có thủ Hà Nội sống lưu vực sông (LVS) Nhuệ - Đáy, nên hoạt động kinh tế xã hội nói chung, nơng nghiệp thuỷ sản nói riêng, gắn liền với LVS lớn, thêm vào tăng nhanh nhu cầu nuôi trồng, đánh bắt sử dụng thuỷ sản làm nguồn thực phẩm Sự ô nhiễm KLN nước sơng bùn đáy có nguồn gốc từ rửa trôi nông nghiệp, chất thải sinh hoạt, làng nghề đặc biệt từ nhà máy khu cơng nghiệp Hiện trạng dẫn tới tích tụ sinh học lồi cá tự nhiên lồi cá ni lấy nguồn nước từ sơng Tùy theo mức độ tích tụ, có tác động xấu tới sức khoẻ sinh lý cá (ức chế gây rối loạn miễn dịch, cân nội tiết bị stress mặt sinh lý), làm thay đổi thơng số sinh hố mô máu (Basa Rani, 2003) ảnh hưởng đến sức khoẻ sinh sản phát triển bền vững quần đàn cá tự nhiên nghề nuôi trồng thuỷ sản (NTTS) Hơn nữa, vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm sức khoẻ người tiêu dùng không đảm bảo tiêu thụ sản phẩm nhiễm độc KLN Trước tình trạng ô nhiễm ngày gia tăng LVS, Chính phủ số quan hữu quan tiến hành nghiên cứu đánh giá trạng môi trường hệ thống sông Nhuệ - Đáy trạng môi trường nước phục vụ NTTS Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu trọng vào việc đánh giá mức độ ô nhiễm tác động nhà máy, làng nghề, nước thải sinh hoạt, dựa vào tiêu chuẩn nước sinh hoạt, nước dùng cho NTTS nước thải Trong đó, nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng lên sức khoẻ sinh lý số lồi cá nước có giá trị kinh tế lưu vực sông Nhuệ-Đáy chưa tiến hành Chính vậy, việc nghiên cứu“Ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng lên biến động lượng dự trữ hoạt tính enzyme glutathione S-transferase cá chép (Cyprinus carpio) cá rô phi (Oreochromis niloticus) lưu vực sông Nhuệ - Đáy” việc làm cần thiết, nhằm góp phần thúc đẩy phát triển nghề NTTS bền vững, phục vụ cho việc nâng cao nhận thức an toàn vệ sinh thực phẩm người dân Nghiên cứu thực nhằm mục tiêu sau: - Đánh giá tích tụ KLN (Cu, Pb, Zn Cd) mang, gan, thận cá chép cá rô phi theo mùa theo mặt cắt khu vực nghiên cứu - Phân tích biến động nồng độ protein hoạt tính GST mẫu cá phân tích kim loại nặng - Bước đầu xác định tương quan nồng độ kim loại nặng tích tụ với nồng độ protein hoạt tính GST mẫu cá phân tích REFERENCES Tiếng Việt Phạm Minh Anh So sánh cá rơ phi sản xuất lai khác lồi siêu đực Oreochromis niloticus dòng Egypt-Swansea, 1999 Đỗ Quý Hai (cb), Nguyễn Bá Lộc, Trần Thanh Phong, Cao Đăng Ngun Giáo trình hóa sinh NXB Đại học Huế, 2008 Nguyễn Văn Hảo Ngô Sỹ Vân, 2001 Cá nước Việt Nam (tập 1) Họ cá chép Cyprinidae NXBNN, 2001 Dương Đức Tiến Lê Hoàng Anh Hiện trạng sông Nhuệ nguồn lợi thuỷ sản Tuyển tập báo cáo khoa học Hội thảo khoa học toàn quốc NTTS, 2000 Nguyễn Tấn Trịnh, Hà Ký, Bùi Đình Chung, Trần Mai Thiên ctv Nguồn lợi thuỷ sản Việt Nam NXB Nông Nghiệp, 2006 Phan Thị Vân ctv Đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy phục vụ nuôi trồng Thủy sản Báo cáo nhiệm vụ gửi Bộ NN & PTNT, 2008 Mai Đình Yên Cá kinh tế nước Việt Nam NXB khoa học kỹ thuật, 1983 Tiếng Anh Abdel-Fattah, M El-Sayed Tilapia culture Edited by CABI Publishing, Cambridge, USA, 2006 Abu Hilal, A.H., Ismail, N S., Heavy metals in eleven common species of fish from the Gulf Journal of Biological Sciences, (1), pp 13-18, 2008 10 Action (UNEP/GPA), U.N.E.P.G.P.o., Why the marine environment needs protection from heavy metals U.G Offce, Editor 2004 11 Ahmad, I., Pacheco, M., Santos, M A.Enzymatic and non-enzymatic antioxidants as an adaptation to phagocyte-induced damage in Anguilla anguilla L following insitu harbor water exposure Ecotoxicology and Environmental Safety, 57, pp 290-302, 2004 12 Andrade, V.M., , Silva, J., Silva, F.R., Heuser, V.D Dias, J F., Yoneama, M L., De Freitas, T R O Fish as bioindicators to assess the effects of pollution in two southern Brazilian rivers using the Comet assay and micronucleus test Environ Mol Mutage., 44, pp 459-468, 2004 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 B., M.The isoenzymes of glutathione transferase Advances in enzymology and related areas of Molecular biology, 57, pp 357-417, 1985 Barceloux D.G Barceloux Copper J Toxicol Clin Toxicol, 37, pp 217–237, 1999 Begum Carbofuran insecticide induced biochemical alterations in the liver and the muscle tissues of the fish Clarias batrachus (Linn.) and recovery response Aquat Toxicol, pp 83–92, 66 (2004) Board PG, C.M., Chelvanayagam G, Easteal S, Jermiin LS, Schulte GK, Danley DE, Hoth LR, Griffor MC, Kamath AV, Rosner MH, Chrunyk BA, Perregaux DE, Gabel CA, Geoghegan KF, Pandit J Identification, characterization, and crystal structure of the Omega class glutathione transferases J Biol Chem, 275 (32), pp 24798-24806, 2000 S E W.Bonga The stress response in fish Physiol Rev, 77, 591-625, 1997 Bruins MR, K.S., Oehme FW Microbial resistance to metals in the environment Ecotoxicol Environ Safe, 45, pp 198-207, 2000 Dautremepuits, C., Marcogliese ,D.J., Gendron, A D., Fournier, M., Gill and kidney antioxidant processes and innate immune system responses of yellow perch (Perca flavescens) exposed to different contaminants in the St.Lawrence River Canada Science of the Total Environment, 407, pp 1055–1064, 2009 DH, N Microbial heavy metal resistance Appl Microbiol Biotechno, 51, pp 730-750, 1999 Diana, J.S., An experimental analysis of the metabolic rate and food utilization of northern pike Comp Biochem Physiol.; 71: 395-398, 1982 Dierickx, P.J, Hepatic glutathione S-transferases in rainbow-trout and their interaction with 2,4-dichlorophenoxy-acetic acid and 1,4-benzoquino Comp Biochem Physiol C., 82, pp 495-500, 1985 Dirr, H.W., Reinemer, P and Huber, R., X-ray crystal structures of cytosolic glutathioneStransferases Implications for protein architecture, substrate recognition and catalytic function Eur J Biochem , 220, pp 645-661, 1994 24 Eaton, D.L., Bammler, T.K Concise review of the glutathione S-transferases and their significance to toxicology Toxicol Sc, 49, pp 156-164, 1999 25 Fernandes, C., Fontaínhas-Fernandes, A., Ferreira, M., Salgado, M.A Oxidative stress response in gill and liver of Lizasaliens, from the Esmoriz-Paramos Coastal Lagoon, Portugal Archives o fEnvironmental Contamination and Toxicology, 55 (2), pp 262–269, 2008 26 Florence, T.M., Speciation of zinc in natural waters, in Zinc in the environment J.O Nriagu, Editor., Wiley: New York p 199-227, 1980 27 Florence, T.M.a.G.E.B., Chemical speciatiolis in natural waters CRC Crit Rev Anal Chem , 9, pp 219-296, 1980 28 Fournier, D., Bride, J M., Poirie, M., Berge, J B and Plabb, F W., Insect glutathione Stransferases Biochemical characteristics of the major forms from housefies susceptible and resistant to insecticides J Biol Chem., 267, pp 1840-1845, 1992 29 Habig, W.H., et al., Glutathione S-transferase The fist enzymatic step in mercapturic acid formation J Biol Chem., 249, pp 7130-7139, 1974 30 Hayat, S., Javed, M., Razzao, S., Growth performance of metal stressed Pakistan Veterinary Journal, 27 (1), pp 8-12, 2007 31 Iqbal Ahmad, M.O., Ma ´rio Pacheco, Maria Ana Santos Anguilla anguilla L oxidative stress biomarkers responses to copper exposure with or without b-naphthoflavone preexposure Chemosphere, 61, pp 267 – 275, 2005 32 Jakoby, W.B., The glutathione S-transferases: a group of multifunctional detoxification proteins Adv Enzymol , 46, pp 383-414, 1978 33 Jakovlić, I and J.-F Gui Recent invasion and low level of divergence between diploid and triploid forms of Carassius auratus complex in Croatia Genetica, 139(6): p 789-804, 2011 34 Jenne, E.A., Chemical Modelling in Aqueous Systems, ed E.A Jenne., Washington DC: American Chemical Society, 1979 35 Kikuchi T., Furuichi T., Hai H.T., Tanaka S., Assessment of heavy metal pollution in river water of Hanoi, Vietnam using multivariate analyses Bull Environ Contam Toxicol 83(4): 575-82, 2009 36 Langston, R.W.Toxic effects of metals and the incidence of marine ecosystem Furness, R.W., Rainbow, P.S., Eds Heavy metals in the marine environment CRC Press, New York; 128-142, 1989 37 Larocque and Rasmussen A.C.L Larocque, P.E Rasmussen An overview of trace metals in the environment from mobilization to remediation Environ Geol., 33 (1998), pp 85–90, 1998 38 Leblanc, G.A Hepatic vectorial transport of xeno 39 biotic Chem Biol Inleract., 90, pp 101-120, 1994 40 Levine, S.L., Oris, J T CYP1A expression in liver and gill of rainbow trout following waterborne exposure: implications for biomarker determination Aquatic Toxicology, 46, pp 279-287, 1999 41 Luckey, T.D., Venugopal, B pT, a new classification system for toxic compounds J Toxicol Environ Health, 2, pp 633 – 638, 1977 42 Mantoura, R.F.C.a.J.P.R.The analytical concentration of humic substances from natural waters Anal Chim Acta, 76, pp 97-106, 1975 43 Martin, J.L., Thioredoxin-a fold for all reasons Structure 3,pp 245-250, 1995 44 Monteiro, S.M., Rocha, E., Mancera, J M., Fontaínhas-Fernandes, A., Souza, M A stereo logical study of copper toxicity in gills of Oreochromis niloticus Ecotoxicol Environ Safe., 72, pp 213-223, 2009 45 Muratozmen, A., F.Zehrakucukbay And R.Elifguler Monitoring the Effects of Water Pollution on Cyprinus carpio in Karakaya Dam Lake, Turkey Ecotoxicology, 15 (157169), pp, 2006 46 Nedelkoska and Doran T.V Nedelkoska, P.M Doran Characteristics of heavy metal uptake by plant species with potential for phytoremediation and phytomining Miner Eng, pp 549–561, 13 (2000) 47 Norman-López, A and T Bjørndal.Is tilapia the same product worldwide or are markets segmented? Aquaculture Economics & Management 13(2): p 138-154, 2009 48 Olsvik, P.A., Gundersen, R., Andersen, R A., Zachariassen, K E Metal accumulation and metallothionein in brown trout, Salmo trutta, from two norwegian rivers differently contaminated with Cd, Cu and Zn Comp Biochem Physiol., 128 (C), pp 189-201, 2001 49 Orbea, A., Ortiz-Zarragoitia, M , Sole , M., Porte, C., Cajaraville, M Antioxidant enzymes and peroxisome proliferation in relation to contaminant body burdens of PAHs and PCBs inbivalve molluscs, crabs and fish from the Urdaibai and Plentzia estuaries (Bay of Biscay) Aquat Toxicol., 58, pp 75-98, 2005 50 Organization, F.a.A Fisheries & Aquaculture: Cultured Aquatic Species Information Programme – Cyprinus carpio.2 51 Playle, R.C.Modelling metal interactions at fish gills Science of the Total Environmental Pollution, 219, pp 147-163, 1998 52 Reynders, H., Verbotes, L., Gelders, M., De Coen, W M., Blust, R Accumulation and effects of metals in caged carp and resident roach along a metal pollution gradient Sci.TotalEnviron., 391, pp 82–95, 2008 53 Santos, M.A., Pacheco, M., Ahmad, I., Anguilla anguilla L Antioxidants responses to insitu bleached kraft pulp mill effluent outlet exposure Environment International, 30, pp 301–318, 2004 54 Sastry, K.V., Rao, D.R Effects of mercuric chloride on some biochemical and physiological parameters of the freshwater murrel Channa punctatus Environ Res., 1984; 34: 343-350, 1984 55 Skidmore J Respiration and osmoregulation in rainbow trout with gill damage by zinc sulphate exp Biol 52, 481, 1970 56 Slatinskf I, S.M., Havelkovi M, Svobodovi Z, Biochemical markers of aquatic pollution in fish – glutathione S-transferase Folia Vet Lat, 52, pp 129-134, 2008 57 Stomiñska, I., Jezierska, B., The effect of Heavy metals on post embryonic development of common carp, Cyprinus carpio L Archives of Polish Fisheries, (1), pp 119-128, 2000 58 Tessier, A.a.P.G.C.C.Partitioning of trace metals in sediments: relationships with bioavailability Hydrobiologia, 149, pp 43-52, 1987 59 UNEP, Assessment of the present state of pollution by Cadmium, Copper, Zinc and Lead in the Mediterrane, 1986 60 Van Bladeren, P.J.,Glutathione conjugation as a bioactivation reaction Chem Interact., 129, pp 61-76, 2000 Biol 61 Vinodhini R, N.M., Biochemical changes of antioxidant enzymes in common carp (Cyprinus carpio L.) after heavy metal exposure Turk J Veter Sci, 33 (4), pp 273- 278, 2009 62 WHO, Inorganic lead Environmental Health Criteria, 165, pp, 1992 63 WHO, Cadmium Environmental Health Criteria, 1992 64 Wilce , M.C.J.a.P., M W.Structure and function of glutathione S-transferases Biochim Biophys Acta, 1205, pp 1-18, 1994 65 Wilce, M.C.J., Board, P G., Feil, S C and Parker, M W., Crystal structure of a theta - class glutathione transferase EMBO J, 14, pp 2133 – 2143, 1995 66 Witeska, M., Jezierska, B., Chaber, J The influence of cadmium on common carp embryos and larvae Aquaculture, 1995; 129: 129-132, 1995 67 Yang, Y., Cheng, J,2., Singhal, S S., Saini, M., Pandya, U., Awasthi, S et al, Role of glutathion S-transferases in protection against lipid peroxidation: overexpression of hgsta2-2 in k562 cells protects against hydrogen peroxide-induced apoptosis and inhibits jnk and caspase activation J Biol Chem, 276, pp 19220-19230, 2011 68 Yi YJ, Yang ZF, Zhang SH Ecological risk assessment of heavy metals in sediment and human health risk assessment of heavy metals in fishes in the middle and lower reaches of the Yangtze River basin Environ Pollute 159:2575–2585, 2011  ... lý s? ?? loài cá nước có giá trị kinh tế lưu vực s? ?ng Nhuệ- Đáy chưa tiến hành Chính vậy, việc nghiên cứu? ?Ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng lên biến động lượng dự trữ hoạt tính enzyme glutathione S- transferase. .. độ ô nhiễm tác động nhà máy, làng nghề, nước thải sinh hoạt, dựa vào tiêu chuẩn nước sinh hoạt, nước dùng cho NTTS nước thải Trong đó, nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng lên s? ??c khoẻ sinh... glutathione S- transferase cá chép (Cyprinus carpio) cá rô phi (Oreochromis niloticus) lưu vực s? ?ng Nhuệ - Đáy? ?? việc làm cần thiết, nhằm góp phần thúc đẩy phát triển nghề NTTS bền vững, phục vụ