Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tiếp xúc của Cá Nuôi Châu Phi (Clarias gariepinus) với Chì và Kẽm điều chỉnh Protein Vận chuyển Ràng buộc Màng: Một Hiệu ứng Có thể có lên Hoạt động Na+/K+-ATPase
Tóm tắt
Sự ô nhiễm hệ sinh thái thủy sinh vượt quá các giới hạn có thể chấp nhận có thể đặt ra những thách thức sức khỏe nghiêm trọng cho các thành phần của nó. Nghiên cứu này đánh giá tác động độc hại của hỗn hợp hai thành phần chì (Pb) và kẽm (Zn) lên hoạt động của Na+/K+-ATPase trong các mô của Clarias gariepinus trong một hệ thống thủy sinh kiểm soát. Nghiên cứu đã sử dụng Thiết kế Box-Behnken (BBD) với 17 lần chạy, trong đó nồng độ Pb và Zn được xem xét là các biến quá trình theo cách phụ thuộc vào thời gian. Mức độ tiếp xúc với kim loại bao gồm 0, 10 và 20% của 96 h-LC50 của Pb (55.12 mg/L) và Zn (32.15 mg/L) trong ba tuần. Sau đó, hoạt động Na+/K+-ATPase liên kết màng được đánh giá trong mô mang, gan và thận, và dữ liệu được tạo ra từ BBD được sử dụng để phát triển các mô hình. Ba mô hình hồi quy được thu được, cho hoạt động Na+/K+-ATPase của mô mang, gan và thận với sự tiếp xúc với kim loại khác biệt một cách có ý nghĩa (p < 0.05) với R2 > 90%, và không có sự thiếu hụt ý nghĩa nào được quan sát trong mỗi trường hợp. Nhất quán với những tương tác hiệp đồng giữa Pb và Zn trong nghiên cứu, hoạt động Na+/K+-ATPase của mô mang và gan bị ức chế một cách đáng kể, trong khi hoạt động Na+/K+-ATPase của thận được kích thích một cách đáng kể (p < 0.05). Các mô hình tối ưu hóa được coi là đáng tin cậy, vì chúng đã được xác nhận trong phòng thí nghiệm thông qua dự đoán chính xác hoạt động Na+/K+-ATPase của gan, thận và mang với các giá trị tương đương lần lượt là 1.22 ± 0.17, 1.66 ± 0.07 và 3.50 ± 0.33 µmol pi/min/mg protein (p < 0.05). Kết luận rằng sự tương tác hiệp đồng giữa Pb và Zn làm suy giảm chức năng sinh lý của hoạt động Na+/K+-ATPase trong các mô tương ứng, ngoại trừ mô thận của C. gariepinus bị tiếp xúc.
Từ khóa
#Chì #Kẽm #Na+/K+-ATPase #Clarias gariepinus #Ô nhiễm môi trường #Hệ sinh thái thủy sinhTài liệu tham khảo
Fazio F, Piccione G, Tribulato K, Ferrantelli V, Giangrosso G, Arfuso F, Faggio C (2014) Bioaccumulation of heavy metals in blood and tissue of striped mullet in two Italian Lakes. J Aquatic Animal Health 26(4):278–284
Apiamu A, Evuen UF, Akpan M (2017) Determination of pollution index of Benin River flowing through Oghara industrial site of Ethiope-west L.G.A, Nigeria. NJSE 15(1): 18–26
Aniagor EN, Igbokwe CJ, Okonkwo CM (2020) Heavy metals and physico-chemical properties of Clarias gariepinus from five water bodies in South East Nigeria. ASRIC J Agric Sci 1:1–10
Authman MMN, Zaki MS, Khallaf EA, Abbas H (2015) Use of fish as bioindicator of the effects of heavy metals pollution. J Aquac Res Dev 6(4):328–341
Deivi AK, Kuruva J, Pradhoshini K, Musthafa M, Faggio C (2021) Antioxidant and antigenotoxic potential of Morinda tinctoria Roxb. leaf extract succeeding cadmium exposure in Asian catfish Pangasius sutchi. Comp Biochem Physiol C 249:2–3
Luo W, Lu Y, Wang T, Hu W, Jiao W, Naile JE, Khim JS, Giesy JD (2010) Ecological risk assessment of arsenic and metals in sediments of coastal areas of Northern Bohai and Yellow Seas China. AMBIO J Hum Environ 39(5):367–376
Merola C, Bisegna A, Angelozzi G, Conte A, Abete M, Stella C, Pederiva S, Faggio C, Riganelli N, Perugini M (2021) Study of heavy metals pollution and vitellogenin levels in brown trout (salmo trutta trutta) wild fish populations. Appl Sci 11(11):2–6
Nagajyoti PC, Lee KD, Sreekanth TVM (2010) Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review. Environ Chem Lett 8(3):199–216
Morais S, Costa FG, Pereira ML (2012) Heavy metals and human health. In: Oosthuizen J (ed) Environmental health – emerging issues and practice pp 227–246
Jaishankar M, Tseten T, Anbalagan A, Mathew BB, Beeregowda KN (2014) Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdisc Toxicol 7(2):60–72
Rashed M (2001) Monitoring of environmental heavy metals in fish from Nasser Lake. Environ Int 27:27–33
Saliu JK, Bawa-Allah KA (2012) Toxicological effects of lead and zinc on the antioxidant enzyme activities of post juvenile Clarias gariepinus. Resources Environ 2(1):21–26
Obaroh IO, Haruna MA, Ojibo A (2015) Comparative study on proximate and mineral element composition of Clarias Gariepinus from the cultured and wild sources. EJBAS 2(2):19–26
Pagano M, Porcino C, Briglia M, Fiorino E, Vazzana M, Silvestro S, Faggio C (2017) The influence of exposure of cadmium chloride and zinc chloride on haemolymph and digestive gland cells from Mytilus galloprovincialis. Int J Environ Res 11(2):207–216
Capillo G, Silvestro S, Sanfilippo M, Fiorino E, Giangrosso G, Ferrantelli V, Vazzana I, Faggio C (2018). Assessment of electrolytes and metals profile of the Faro Lake (Capo Peloro Lagoon, Sicily, Italy) and its impact on Mytilus galloprovincialis. Chem Biodivers. https://doi.org/10.1002/cbdv.201800044
Shiry N, Derakhshesh N, Gholamhosseini A, Pouladi M, Faggio C (2021) Heavy metal concentrations in Cynoglossus arel (Bloch & Schneider, 1801) and sediment in the Chabahar Bay. Iran Int J Environ Res 15(5):773–784
Adeyemo OK, Adedeji OB, Offor CC (2010) Blood lead level as biomarker of environmental lead pollution in feral and cultured African catfish (Clarias gariepinus). Niger Vet J 31:139–147
Sfakianakis DG, Renieri E, Kentouri M, Tsatsakis AM (2015) Effect of heavy metals on fish larvae deformities: a review. Environ Res 137:246–255
Aliko V, Hajdaraj G, Caci A, Faggio C (2015) Copper induced lysosomal membrane destabilisation in haemolymph cells of mediterranean green crab (Carcinus aestuarii, Nardo, 1847) from the Narta Lagoon (Albania). Braz Arch Biol Technol 58(5):750–775
Afshan S, Ali SAS, Ameen US, Farid M, Bharwana SA, Hannan F, Ahmad R (2014) Effect of different heavy metal pollution on fish. RJCES 2(2):35–40
Figueiredo-Fernandes A, Ferreira-Cardoso JV, Garcia-Santos S, Monteiro SM, Carrola J, Matos P (2007) Histopathological changes in liver and gill epithelium of Nile tilapia, Oreochromis niloticus, exposed to waterborne copper. Pesqui Vet Bras 27:103–109
Kalay M, Ay O, Canli M (1999) Heavy metal concentrations in fish tissues from the Northeast Mediterranean Sea. B Environ Contam Tox 63:673–681
Gobi N, Vaseeharan B, Rekha R, Vijayakumar S, Faggio C (2018) Bioaccumulation, cytotoxicity and oxidative stress of the acute exposure selenium in Oreochromis mossambicus. Ecotox Environ Safe 162:147–159
Iswarya A, Vaseeharan B, Mahalingam A, Gobi N, Diva M, Faggio C (2018) β-1, 3 glucan binding protein based selenium nanowire enhances the immune status of Cyprinus carpio and protection against Aeromonas hydrophila infection. Fish Shellfish Immunol 83:61–75
Gopi N, Rekha R, Vijayakumar S, Liu G, Monserrat J, Faggio C, Nor S, Vaseeharan B (2021) Interactive effects of freshwater acidification and selenium pollution on biochemical changes and neurotoxicity in Oreochromis mossambicus. Comp Biochem Physiol C 250: 109161.
Ercal N, Gurer-Orhan H, Aykin-Burns N (2001) Toxic metals and oxidative stress part I: mechanisms involved in metal-induced oxidative damage. Curr Top Med Chem 1:529–539
El-Badawi AA (2005) Effect of lead toxicity on some physiological aspects of Nile tilapia fish, Oreochromis niloticus. International Conference of Veterinary Research Division, NRC, Cairo, Egypt.
Delistraty D, Stone A (2007) Dioxins, metals, and fish toxicity in ash residue from space heaters burning used motor oil. Chemosphere 68(5):907–914
Hogstrand C (2011) Zinc. Academic Press, New York, USA
Sorensen EMB (1991) Metal poisoning in fish: environmental and Life Sciences Associates. CRC Press Inc, Boca Raton
Melero CP, Maderade M, Feliciano AS (2000) A short review on cardiotonic steroids and their aminoguanidine analogues. Molecules 5:51–81
Duchnowicz P, Szczepaniak P, Koter M (2005) Erythrocyte membrane protein damage by phenoxyacetic herbicides and their metabolites. Pestic Biochem Phys 82:59–65
Vasic V, Momic T, Petković M, Krstić D (2008) Na+, K+ -ATPase as the Target enzyme for organic and inorganic compounds: review. Sens 8:8321–8360
Horisberger JD (2004) Recent insights into the structure and mechanism of the sodium pump. Phys 19:377–387
Vujsić LJ, Krstić D, Krinulović K, Vasić V (2004) The influence of transition and heavy metal ions on ATPases activity in rat synaptic plasma membranes. J Serb Chem Soc 69:541–547
Vasić V, Kojić D, Krinulović K, Čolović M, Vujačić A, Stojić D (2007) Time dependent inhibition of Na+ /K+ -ATPase induced by single and simultaneous exposure to lead and cadmium. Russ J Phys Chem A 81:1402–1406
Awoyemi OM, Bwa-Allah KA, Otitoloju AA (2014) Accumulation and antioxidant enzymes as biomarkers of heavy metal exposure in Clarias gariepinus and Oreochromis niloticus. Appl Ecol Environ Sci 2(5):114–122
Montgomery DC (2005) Design and analysis of experiments, 6th edn. John Wiley and Sons, New York
Bonting SL (1970) Sodium-potassium activated adenosine triphosphatase and cation transport. In: Bittar EE (ed) Membranes and Ion Transport 1:257–363
Tietz NW (1995) Clinical guide to laboratory test, 3rd Edition. W.B. Saunders Company, Philadelphia p.105.
Apiamu A, Asagba SO (2021) Zinc-cadmium interactions instigated antagonistic alterations in lipid peroxidation, ascorbate peroxidase activity and chlorophyll synthesis in Phaseolus vulgaris leaves. Scientific African 11: e00688
Larentis AL, Nicolau JF, Argondizzo AP, Galler R, Rodrigues MI, Medeiros MA (2012) Optimization of medium formulation and seed conditions for expression of mature PsaA (pneumococcal surface adhesin A) in Escherichia coli using a sequential experimental design strategy and response surface methodology. J Ind Microbiol Biotechnol 39(6):897–908
Adlakha N, Yazdani SS (2015) Efficient production of (R, R)-2,3-butanediol from cellulosic hydrolysate using Paenibacillus polymyxa ICGEB2008. J Ind Microbiol Biotechnol 42(1):21–28
Anuar N, Adnan AFM, Saat N, Aziz N, Taha RM (2013) Optimization of extraction parameters by using response surface methodology, purification, and identification of anthocyanin pigments in Melastoma malabathricum fruit. TSWJ 13:1054–1064
Capitani C, Carvalho AC, Botelho PP (2009) Synergism on antioxidant activity between natural compounds optimized by response surface methodology. Eur J Lipid Sci Technol 111(11):1100–1110
Khuri AI, Mukhopadhyay S (2010) Response surface methodology. WIREs. Comput Stat 2:128–149
Nwabueze TU (2010) Basic steps in adapting response surface methodology as mathematical modelling for bioprocess optimization in the food systems. Int J Food Sci Technol 45(9):1768–1776
Apiamu A, Asagba SO, Tonukari NJ (2019) Role of Anthocleista vogelii in serum antioxidant defense system in cadmium-induced oxidative stress in Wistar rats. BJBAS 8(12):1–13
Prasad K, Nath N (2002) Comparison of sugarcane juice-based beverage optimization using response
Montgomery DC (2009) Design and analysis of experiments, 5th edn. John Wiley & Sons Inc, New York
Granato D, Calado VM (2014) The use and importance of design of experiments (DOE) in process modelling in food science and technology. In: Granato D, Ares G (eds), 1st edn, John Wiley and Sons Ltd
Iwe MO, van Zuilichem DJ, Stolp W, Ngoddy PO (2004) Effect of extrusion cooking of soy–sweet potato mixtures on available lysine content and browning index of extrudates. J Food Eng 62:143–150
Granato D, Bigaski J, Castro IA, Masson ML (2010) Sensory evaluation and physicochemical optimisation of soy-based desserts using response surface methodology. Food Chem 121(3):899–906
Oh S, Rheem S, Sim J, Kim S, Baek Y (1995) Optimizing conditions for the growth of Lactobacillus casei YIT 9018 in tryptone-yeast extract-glucose medium by using response surface methodology. Appl Environ Microbiol 61(11):3809–3814
Sondhi S, Saini K (2019) Response surface-based optimization of laccase production from Bacillus sp. MSK-01 using fruit juice waste as an effective substrate. Heliyon 5:e01718–e01726
Kanmani P, Karthik S, Aravind J, Kumaresan K (2013) The use of response surface methodology as a statistical tool for media optimization in lipase production from the dairy effluent isolate Fusarium solani. ISRN Biotechnol 13:1–8