索麗娟，王宏元，羅磊，高學(xué)斌，趙洪峰,*

1. 陜西省動物研究所，西安 710032 2. 陜西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，西安 710119

?

鎘對中華蟾蜍蝌蚪生長、變態(tài)和Dios、TRs表達以及肝臟的影響

索麗娟1，王宏元2，羅磊1，高學(xué)斌1，趙洪峰2,*

1. 陜西省動物研究所，西安 710032 2. 陜西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，西安 710119

鎘(cadmium, Cd)是一種典型的工業(yè)毒素和環(huán)境污染物，對兩棲類生物具有強烈的毒性作用。為了探討鎘對兩棲類生物的毒害作用，選擇中華蟾蜍蝌蚪作為受試生物，研究了不同濃度Cd對中華蟾蜍蝌蚪生長、變態(tài)和Dios、TRs表達以及肝臟的的影響，結(jié)果表明，500 μg·L-1Cd可以極顯著降低蝌蚪的變態(tài)率、全長、尾長和體重(P<0.01)；Real-time PCR結(jié)果顯示，在變態(tài)高峰期，500 μg·L-1Cd可以顯著下調(diào)Dio2、TRα和TRβ mRNA 的相對表達量(P<0.05)，顯著上調(diào)Dio3 mRNA 的相對表達量(P<0.05)；透射電鏡試驗結(jié)果顯示Cd可以破壞中華蟾蜍蝌蚪肝臟細胞胞漿中的細胞器和膽管中的微絨毛。綜合以上結(jié)果，可知，高濃度的Cd可以紊亂甲狀腺的內(nèi)分泌和導(dǎo)致肝臟的病變，進而影響中華蟾蜍蝌蚪的生長和變態(tài)。

鎘；中華蟾蜍蝌蚪；變態(tài)；肝臟

重金屬鎘(cadmium, Cd)是一種比較常見的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，在自然界中以無機鹽的形式存在，如CdSO4、CdCl2、Cd(NO3)2等[1]。Cd2+在電鍍、農(nóng)藥、燃料以及鎳鎘電池的制作等方面具有重要作用[2]。過量的Cd2+攝取，會對動物及人體造成廣泛的毒性效應(yīng)，如高血壓、癌癥、心力衰竭、肺部損傷、腎功能異常、先天缺陷、繁殖力降低、骨質(zhì)疏松癥等[3-5]。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，Cd2+被大量釋放，并通過水污染進入水生動物體內(nèi)。

無尾兩棲類蝌蚪對水的依賴性極強，且鰓和皮膚具有很強的滲透性。水環(huán)境重金屬等污染物可以較快地在其體內(nèi)富集，造成蝌蚪畸形或者生長的異常[6]。有研究表明Cd2+可以影響非洲爪蟾蝌蚪的生長發(fā)育、變態(tài)以及性腺分化等[7]。兩棲動物幼體蝌蚪的變態(tài)過程是由甲狀腺激素(thyroid hormones，TH)控制的[8-9]。TH包括四碘甲腺原氨酸(thyroxine, T4)和三碘甲狀腺原氨酸(3,5,30-triiodothyronine, T3)，TH的主要生物活性形式是T3，T3的活性為T4的十倍以上[10]。在外周組織中，Ⅱ型脫碘酶(type II iodothyronine deiodinase, Dio2)將T4轉(zhuǎn)化為T3，而Ⅲ型脫碘酶(type III iodothyronine deiodinase, Dio3)可以使 T3和T4外環(huán)脫碘而失活[11-12]。因此，Dio2和Dio3的相互作用可以使TH維持一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)[11]，并推測這2種酶在蝌蚪變態(tài)也發(fā)揮著作用。TH必須與甲狀腺激素受體(thyroid hormones receptor，TR)結(jié)合后才能發(fā)揮作用[13]。TR包括TRα和TRβ 2個不同亞型，TRα調(diào)節(jié)蝌蚪變態(tài)前期的反應(yīng)，即生長過程[14]。TRβ是TH直接結(jié)合的受體并且在變態(tài)高峰期的蝌蚪尾部內(nèi)達到最高水平[15]。當(dāng)TH濃度足夠高時，通過與TRβ結(jié)合來調(diào)控器官組織細胞的凋亡和重構(gòu)[14]。由此，可以推測Cd延遲兩棲類蝌蚪的變態(tài)可能是通過Dios和TRs來實現(xiàn)的。

本研究以中華蟾蜍蝌蚪為研究對象來探討Cd對它的毒性效應(yīng)：(1)不同濃度Cd對中華蟾蜍蝌蚪變態(tài)率和G42期蝌蚪大小的影響；(2)不同濃度Cd對G42期中華蟾蜍蝌蚪肝臟、后肢和尾中Dio2、Dio3、TRα和TRβ表達水平的影響；(3)通過透射電鏡觀察Cd對肝臟造成的毒理效應(yīng)。以期用鎘對兩棲類影響提供一個水質(zhì)污染的評價指標(biāo)，同時為兩棲動物幼體生態(tài)環(huán)境的保護提供理論依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 材料

1.1.1 主要試劑

RNAiso Plus試劑盒(TaKaRa)，焦碳酸二乙酯(DEPC，Amresco)，瓊脂糖(Biowest Agarose)，F(xiàn)ast Quant cDNA第一鏈合成試劑盒(天根生化科技有限公司)，Taq酶(TaKaRa)，SYBR?Premix Ex TaqTM II(TaKaRa)，戊二醛(Sigma)；氯仿，異丙醇，無水乙醇，3CdSO3·8H2O均為分析純，購自天津市天力化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器

熒光定量 PCR 檢測儀(CFX96 TouchTM，Bio-Rad，美國)，高速冷凍離心機(MR23i，Thermo，美國)，Nanodrop分光光度計(NanoDrop 2000，Thermo，美國)，凝膠成像分析系統(tǒng)(Gel DocTM XR，Bio-Rad，美國)。

1.2 Cd毒性試驗

根據(jù)Cosner[16]的分期標(biāo)準(zhǔn)選擇發(fā)育到26～27期，體質(zhì)健康，大小相似的蝌蚪進行實驗。參照馬麗等[17]和張洪等[18]研究中的Cd濃度范圍，設(shè)置本研究Cd濃度分別為10、50、100、500、1 000 μg·L-15個處理組，1個對照組，同時設(shè)3個相應(yīng)的平行組，每組放40例蝌蚪。飼養(yǎng)容器為35 cm×27 cm×12 cm的水族箱，實驗用水為曝氣3 d以上的4 L自來水，水溫為(18±2) ℃，自然光照周期條件下飼養(yǎng)。實驗過程中，每2天換1次水，喂食豆渣和煮熟的油麥菜。

采用電子游標(biāo)卡尺(桂林廣陸電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺，測量范圍150 mm，精確度0.01 mm)測量變態(tài)高峰期(G42：蝌蚪前肢的出現(xiàn))蝌蚪的體長和全長；用Sartorius BS124S型電子天平(精確度0.0001 g)稱量蝌蚪體重。在同一時間點統(tǒng)計各組的變態(tài)率。

1.3 Real-time PCR

隨機挑選G42期對照組和各濃度Cd處理組(1 000 μg·L-1Cd處理組沒有發(fā)育到G42期的蝌蚪)蝌蚪各5只，解剖取其肝臟、后肢和尾3個組織，液氮澆凍研磨。研磨之后，采用RNAiso Plus試劑盒提取蝌蚪各組織RNA，具體操作按說明書。通過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測總RNA的完整性。用Nanodrop分光光度計測定RNA樣品的濃度，以及OD260/OD280的值。以約為2 μg RNA為模板，按FastQuant cDNA第一鏈合成試劑盒說明書，合成cDNA第一鏈。

實時定量檢測利用SYBR?Premix Ex TaqTM II試劑盒和CFX96實時定量PCR檢測系統(tǒng)進行，反應(yīng)體系(25 μL體系)如下：0.5 μL 20 μmol·μL-1的上下游引物，1 μL cDNA，12.5 μL SYBR?Premix Ex TaqTM II，10.5 μL ddH2O。反應(yīng)條件為95 ℃、 30 s；95 ℃、 5 s；56 ℃ (Dio2)或59 ℃ (Dio3和TRβ)或61 ℃ (TRα)、 30 s；72 ℃、 30 s；35個循環(huán)；在最后1個循環(huán)結(jié)束后做溶解曲線，溫度在65 ℃～95 ℃。以β-actin作為參照基因，同一樣品重復(fù)3個反應(yīng)，結(jié)果采用2-△△Ct法進行相對表達分析。

利用Primer5設(shè)計引物，由上海華大基因科技有限公司合成(見表1)。

1.4 肝臟的組織學(xué)分析

隨機挑選G30期對照組和1 000 μg·L-1Cd處理組蝌蚪各5只和G42期對照組和500 μg·L-1Cd處理組蝌蚪各5只，在Zeiss Discovery V12型體式顯微鏡下剝離蝌蚪肝臟，并迅速放入預(yù)冷的2.5%的戊二醛磷酸緩沖液中固定，隨后送去第四軍醫(yī)大學(xué)透射電鏡室，再置于1%(V/V)的鋨酸溶液中固定30 min，常規(guī)脫水，Epon812包埋。用超薄切片機將樣本切為50 mm厚度的切片，將切片用醋酸雙氧鈾-枸櫞酸鉛雙染后，在JEM-1230型電子透射顯微鏡下觀察、拍照。

1.5 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果(Results)

2.1 Cd對中華蟾蜍蝌蚪變態(tài)率和G42期蝌蚪大小的影響

從圖1A可以看出，500 μg·L-1Cd處理組的變態(tài)率極顯著低于對照組(P<0.01)，其余各組與對照組相比，差異不顯著(P>0.05)；對不同濃度Cd實驗組G42期蝌蚪的全長(圖1B)、尾長(圖1C)、體重(圖1D)進行比較。結(jié)果顯示，500 μg·L-1Cd處理組與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，且低于對照組。

2.2 Cd對Dio2、Dio3、TRα和TRβ表達水平的影響

變態(tài)高峰期，在肝臟和后肢中，隨著Cd濃度的增加，Dio2 mRNA的相對表達量逐漸下降，100 μg·L-1和500 μg·L-1Cd處理組顯著低于對照組(P<0.05)。在尾中，雖然10 μg·L-1Cd處理組Dio2 mRNA高于對照組，但差異不顯著(P>0.05)，而500 μg·L-1Cd處理組顯著低于對照組(P<0.05)(圖2A)；Dio3 mRNA的相對表達量，隨著Cd濃度的增加在組織中呈現(xiàn)上調(diào)趨勢。在3個組織中，500 μg·L-1Cd處理組均顯著高于對照組(P<0.05)，僅后肢100 μg·L-1Cd處理組顯著高對照組(P<0.05)(圖2B)；在肝臟和后肢中，100 μg·L-1和500 μg·L-1Cd處理組TRα和TRβmRNA的相對表達量顯著低于對照組(P<0.05)。在尾中，僅500 μg·L-1Cd處理組TRα mRNA極顯著低于對照組(P<0.01)，而100 μg·L-1和500 μg·L-1Cd處理組TRβmRNA極顯著低于對照組(P<0.01)(圖2C和D)。

表1 實驗引物的相關(guān)信息

2.3 Cd2+對中華蟾蜍蝌蚪肝臟的影響

電鏡結(jié)果顯示，在G30期，對照組胞漿內(nèi)可見豐富的線粒體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、糖原顆粒、脂滴等(圖3A)。1 000 μg·L-1Cd處理組胞漿內(nèi)糖原顆粒聚集且增多，脂滴消失(圖3B)；在G42期，對照組胞漿內(nèi)線粒體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、脂滴等細胞器結(jié)構(gòu)清晰。由4個肝細胞通過橋粒連接形成膽管，膽管內(nèi)有正常微絨毛(圖3C)。500 μg·L-1Cd處理組胞漿內(nèi)細胞器結(jié)構(gòu)不清晰。橋粒結(jié)構(gòu)不緊密，肝細胞之間間隙變寬，膽管內(nèi)微絨毛減少(圖3D)。

3 討論(Discussion)

兩棲類數(shù)量和種類的急劇下降[19]，使得重金屬對兩棲類的毒性效應(yīng)研究顯得尤為重要。首先，本研究探討了不同濃度Cd對中華蟾蜍蝌蚪大小和變態(tài)率的影響。結(jié)果顯示500 μg·L-1Cd可以顯著抑制中華蟾蜍的大小。中華蟾蜍蝌蚪的大小(全長、尾長和體重)在0～500 μg·L-1Cd范圍內(nèi)呈現(xiàn)倒“U”型趨勢，與非洲爪蟾在0～860 μg·L-1范圍內(nèi)的趨勢一致[7]。而在0～500 μg·L-1Cd范圍內(nèi)，中華蟾蜍蝌蚪變態(tài)率呈現(xiàn)直線下降趨勢，這與美國蟾蜍蝌蚪變態(tài)率在0～540 μg·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)倒“U”型趨勢有區(qū)別[20]。并且500 μg·L-1Cd處理組的變態(tài)率顯著低于對照組，也即當(dāng)Cd濃度達到一定量時可以抑制中華蟾蜍蝌蚪的變態(tài)。

無尾兩棲類從蝌蚪變態(tài)發(fā)育為成體，各個組織和器官都要經(jīng)歷重構(gòu)，如肢芽得發(fā)生、尾部的吸收等[14]，此過程是由甲狀腺分泌的TH控制的[21]。而TH的形成受Dio2和Dio3的調(diào)控，功能的發(fā)揮要依賴TRα和TRβ這2種受體。雖然TH可直接調(diào)節(jié)組織的重構(gòu)與發(fā)生，但不同組織對TH的反應(yīng)差異明顯[14]。有研究表明，T3可以誘導(dǎo)附肢的形成，卻導(dǎo)致尾部組織的細胞凋亡[22]。所以，本研究檢測了不同濃度Cd處理后，肝臟、尾和后肢中Dio2、Dio3、TRα和TRβ mRNA相對表達量的變化。研究結(jié)果表明，在變態(tài)高峰期，500 μg·L-1Cd可以顯著下調(diào)尾和后肢組織中的Dio2 mRNA相對表達量，上調(diào)Dio3 mRNA相對表達量，這與100 mg·L-1NO3-N[23]和NaF[24]處理中華蟾蜍蝌蚪的結(jié)果相一致。Dio3可以使T3和T4失活，所以增加Dio3表達和降低Dio2水平會導(dǎo)致靶組織中TH濃度的降低[25]，而TH可以誘導(dǎo)尾部吸收、肢芽的生長和分化[21]。因此，尾和后肢中TH濃度的降低會抑制蝌蚪的生長和變態(tài)發(fā)育，這與本研究500 μg·L-1Cd處理組中蝌蚪大小和變態(tài)受抑制結(jié)果相呼應(yīng)。同時，500 μg·L-1Cd可以顯著下調(diào)尾和后肢組織中的TRα和TRβ mRNA相對表達量。TRα在蝌蚪的整個生長發(fā)育過程中都維持在相對恒定的水平[26]，TRβ在變態(tài)高峰期表達量最高[27]。在正常的蝌蚪中，TRβ的下調(diào)會導(dǎo)致變態(tài)的延遲[28]。因此，我們可以推測Cd可以導(dǎo)致TRα和TRβ下調(diào)，進而抑制蝌蚪的生長和變態(tài)。有研究表明[25]，Cu可以下調(diào)TRα和TRβ，抑制中華蟾蜍蝌蚪的生長和變態(tài)，這與本研究結(jié)果相一致。

圖1 Cd對G42期中華蟾蜍蝌蚪的毒性表型效應(yīng)注：A，變態(tài)率；B，全長；C，尾長；D，體重。數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。與對照組(0 μg·L-1)相比，差異顯著表示為* P<0.05和**P<0.01。Fig. 1 The toxicity of cadmium on Bufo gargarizans larvae at stage G42 Note: A, metamorphosis percentage; B, total length; C, tail length; D, bogy mass. Values are represented as mean ± SD. Significant difference from the control group (0 μg·L-1) is indicated by *P<0.05 and ** P<0.01.

圖2 Cd對G42期中華蟾蜍蝌蚪不同組織中Dio2 (A)、Dio3 (B)、TRα (C)和TRβ (D) mRNA相對表達量的影響注：采用real-time PCR檢測。數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。同一組織中與對照組(0 μg·L-1)相比，差異顯著表示為*P<0.05和**P<0.01。Fig. 2 Tissue-specific Dio2 (A), Dio3 (B), TRα (C) and TRβ (D) mRNA levels in Bufo gargarizans larvae at stage G42 exposed to different concentrations of cadmiumNote: Determined by real-time PCR. Values are represented as mean ± SD. Significant difference from the control group (0 μg·L-1) at the same tissue is indicated by *P<0.05 and ** P<0.01.

圖3 中華蟾蜍蝌蚪肝臟結(jié)構(gòu)透射電鏡圖(25×)注：N，細胞核；M，線粒體；G，糖原顆粒；Ld，脂滴；RER，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；D，橋粒；Bc，膽管；Mv，微絨毛。Fig. 3 Transmission electron micrograph of liver in Bufo gargarizans larvae (25×)Note: N, nucleus; M, mitochondria; G, glycogen particles; Ld, lipid droplets; RER, rough endoplasmic reticulum; D, desmosome; Bc, bile canaliculus; Mv, microvilli.

肝臟是是維持體內(nèi)重金屬穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵器官之一，對能量和蛋白代謝也具有重要作用，Cd進入機體后主要分布在肝臟，進行解毒代謝[29]。另外，TH可以促使肝臟功能的分化和結(jié)構(gòu)的重構(gòu)[14]。本研究結(jié)果顯示，500 μg·L-1Cd處理組肝臟中Dio2 mRNA、TRα和TRβ mRNA表達下調(diào)，Dio3 mRNA表達上調(diào)。Dios、TRs表達的變化是否會影響肝臟的發(fā)育，從宏觀上無法判斷。隨后，本研究進行了肝臟的組織學(xué)分析。透射電鏡結(jié)果表明，Cd在一定程度上破壞了中華蟾蜍蝌蚪肝細胞胞漿中的細胞器，減少了膽管內(nèi)的微絨毛。有研究[30]提出，肝臟的病理變化會導(dǎo)致代謝和生理異常，進而延遲變態(tài)。綜上所述，Cd不僅可以紊亂甲狀腺的內(nèi)分泌，影響中華蟾蜍的生長和變態(tài)，也可以導(dǎo)致肝臟的病變病理上的變化。

[1] Messner B, Bernhard D. Cadmium and cardiovascular diseases: Cell biology, pathophysiology, and epidemiological relevance [J]. Biometals, 2010, 23(5): 811-822

[2] Jarup L, Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem [J]. Toxicology, Applied Pharmacology, 2009, 238(3): 201-208

[3] Godt J, Scheidig F, Grosse-Siestrup C, et al. The toxicity of cadmium and resulting hazards for human health [J].Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 2006, 1: 22

[4] Apostoli P, Catalani S. Metal ions affecting reproduction and development [J]. Metal Ions Life Science, 2011, 8: 263-303

[5] Lafuente A. The hypothalamic-pituitary-gonadal axis is target of cadmium toxicity. An update of recent studies and potential therapeutic approaches [J].Food Chemical Toxicology, 2013, 59: 395-404

[6] Loumbourdis N S, Kostaropoulos I, Theodoropoulou B, et al. Heavy metal accumulation and metallothionein concentration in the frog Rana ridibunda after exposure to chromium or a mixture of chromium and cadmium [J]. Environmental Pollution, 2007, 145(3): 787-792

[7] Sharma B, Patino R. Effects of cadmium on growth, metamorphosis and gonadal sex differentiation in tadpoles of the African clawed frog, Xenopus laevis [J]. Chemosphere, 2009, 76(8): 1048-1055

[8] Bonett R M, Hoopfer E D, Denver R J. Molecular mechanisms of corticosteroid synergy with thyroid hormone during tadpole metamorphosis [J]. General and Comparative Endocrinology, 2010, 168(2): 209-219

[9] Buchholz D R, Heimeier R A, Das B, et al. Pairing morphology with gene expression in thyroid hormone-induced intestinal remodeling and identification of a core set of TH-induced genes across tadpole tissues [J]. Developmental Biology, 2007, 303(2): 576-590

[10] Stilborn S S M, Manzon L A, Schauenberg J D, et al. Thyroid hormone deiodinase type 2 mRNA levels in sea lamprey (Petromyzon marinus) are regulated during metamorphosis and in response to a thyroid challenge [J]. General and Comparative Endocrinology, 2013, 183: 63-68

[11] Gereben B, Zavacki A M, Ribich S, et al. Cellular and molecular basis of deiodinase-regulated thyroid hormone signaling [J]. Endocrine Reviews, 2008, 29(7): 898-938

[12] St Germain L, Galton A, Hernandez A. Minireview: Defining the roles of the iodothyronine deiodinases: Current concepts and challenges [J]. Endocrinology, 2009, 150(3): 1097-1107

[13] Das B, Matsuda H, Fujimoto K, et al. Molecular and genetic studies suggest that thyroid hormone receptor is both necessary and sufficient to mediate the developmental effects of thyroidhormone [J]. General and Comparative Endocrinology, 2010, 168(2): 174-180

[14] 陳婧, 吳民耀, 王宏元. 甲狀腺激素在兩棲動物變態(tài)過程中的作用[J]. 動物學(xué)雜志, 2012, 6: 136-143

Chen J, Wu M Y, Wang H Y. The role of thyroid hormone in the amphibian metamorphosis [J]. Chinses Journal of Zoology, 2012, 6: 136-143 (in Chinese)

[15] Galay-Burgos M, Power D M, Llewellyn L, et al. Thyroid hormone receptor expression during metamorphosis of Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) [J]. Molecular and Cellular Endocrinology, 2008, 281(1-2): 56-63

[16] Gosner K L. A simplified table for staging anuran embryos and larvae with notes on identification [J]. Herpetologica, 1960, 16(3): 183-190

[17] 馬麗, 吳民耀, 王宏元. 7種金屬離子對中國林蛙和中華大蟾蜍蝌蚪的急性毒性比較研究[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報, 2015, 10(3): 230-237

Ma L, Wu M Y, Wang H Y. Comparison study on the actue toxicity ions on the Rana chensinesis and Bufo gargarizans tadpoles [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(3): 230-237 (in Chinese)

[18] 張洪, 岳興建, 王英. 鎘對中華蟾蜍蝌蚪毒性的研究[J]. 內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報, 2006, 21(6): 58-60

Zhang H, Yue X J, Wang Y. Toxicity effects of cadmiumon the Rana chensinesis tadpoles [J]. Journal of Neijiang Teachers College, 2006, 21(6): 58-60 (in Chinese)

[19] Medina M F, Cosci A, Cisint S, et al. Histopathological and biological studies of the effect of cadmium on Rhinella arenarum gonads [J]. Tissue Cell, 2012, 44(6): 418-426

[20] James S M, Little E E. The effects of chronic cadmium exposure on American toad (Bufo americanus) tadpoles [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2003, 22(2): 377-380

[21] Brown D D, Cai L. Amphibian metamorphosis [J]. Developmental Biology, 2007, 306(1): 20-33

[22] Tata J R, Kawahara A, Baker B S. Prolactin inhibits both thyroid hormone-induced morphogenesis and cell death in cultured amphibian larval tissues [J]. Developmental Biology, 1991, 146(1): 72-80

[23] Wang M, Chai L, Zhao H, et al. Effects of nitrate on metamorphosis, thyroid and iodothyronine deiodinases expression in Bufo gargarizans larvae [J]. Chemosphere, 2015, 139: 402-409

[24] Zhao H, Chai L, Wang H. Effects of fluoride on metamorphosis, thyroid and skeletal development in Bufo gargarizans tadpoles [J]. Ecotoxicology, 2013, 22(7): 1123-1132

[25] Wang C, Liang G, Chai L, et al. Effects of copper on growth, metamorphosis and endocrine disruption of Bufo gargarizans larvae [J]. Aquatic Toxicology, 2016, 170: 24-30

[26] Yaoita Y, Brown D D. A correlation of thyroid hormone receptor gene expression with amphibian metamorphosis [J]. Genes and Development, 1990, 4(11): 1917-1924

[27] Lou Q, Zhang Y, Ren D, et al. Molecular characterization and developmental expression patterns of thyroid hormone receptors (TRs) and their responsiveness to TR agonist and antagonist in Rana nigromaculata [J]. Journals of Environmental Science (China), 2014, 26(10): 2084-2094

[28] Navarro-Martín L, Lanctt C, Jackman P, et al. Effects of glyphosate-based herbicides on survival, development, growth and sex ratios of wood frogs (Lithobates sylvaticus) tadpoles. I: Chronic laboratory exposures to VisionMax?[J]. Aquatic Toxicology, 2014, 154: 278-290

[29] Zhang H, Cai C, Shi C, et al. Cadmium-induced oxidative stress and apoptosis in the testes of frog Rana limnocharis [J]. Aquatic Toxicology, 2012, 122-123: 67-74

[30] Chai L, Wang H, Deng H, et al. Chronic exposure effects of copper on growth, metamorphosis and thyroid gland, liver health in Chinese toad, Bufo gargarizans tadpoles [J]. Chemistry and Ecology, 2014, 30(7): 589-601

Effects of Cadmium on Growth, Metamorphosis and Dios, TRs Expression, Liver Health of Bufo gargarizans Larvae

Suo Lijuan1, Wang Hongyuan2, Luo Lei1, Gao Xuebin1, Zhao Hongfeng2,*

1. Shaanxi Institute of Zoology, Xi’An 710032, China 2. College of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi’An 710119, China

Received 2 December 2015 accepted 26 February 2016

In the amphibian Bufo gargarizans, thyroid hormone played an important role in tadpole growth and metamorphosis. In this study, we examined the chronic toxic effects of cadmium on growth, metamorphosis and liver health of Bufo gargarizans larvae by using morphometric method and histological techniques. Moreover, we analyzed the expression of iodothyronine deiodinase (Dios) and thyroid hormone receptors (TRs) in Bufo gargarizans tadpoles at different cadmium treatments by real time PCR analysis. The significant reduction in metamorphosis percentage, total length, tail length and body mass were observed at 500 μg·L-1cadmium treatments (P<0.01). Histological examinations revealed that cadmium caused the damages in hepatocytes cytoplasmic organelles and microvilli of bile ducts. Furthermore, real-time PCR analysis suggested that the larvae exposed to 500 μg·L-1cadmium exhibited a greater decrease in Dio2, TRαand TRβ mRNA levels, whereas significant up-regulation of Dio3 mRNA levels were detected at 500 μg·L-1cadmium treatments (P<0.05). Our study indicated high concentrations cadmium may disrupt thyroid hormone of Bufo gargarizans larvae.

cadmium; Bufo gargarizans larvae; metamorphosis; liver

陜西省科學(xué)院重大項目(2013K-01)資助；國家自然科學(xué)基金(31201726)

索麗娟(1985-)，女，研究實習(xí)員，研究方向為動物生態(tài)毒理學(xué)，Email: slj1030@163.com

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: zhaohf@snnu.edu.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20151202002

2015-12-02 錄用日期：2016-02-26

1673-5897(2016)4-095-07

X171.5

A

簡介：趙洪峰(1977-)，男，副教授，主要研究方向為生態(tài)學(xué)。

索麗娟, 王宏元, 羅磊, 等. 鎘對中華蟾蜍蝌蚪生長、變態(tài)和Dios、TRs表達以及肝臟的影響[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報，2016, 11(4): 95-101

Suo L J, Wang H Y, Luo L, et al. Effects of cadmium on growth, metamorphosis and Dios, TRs expression, liver health of Bufo gargarizans larvae [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(4): 95-101 (in Chinese)