بررسی بیان ژن متالوتیونین در بافت کبد تاس‌ماهی ایرانی (Acipenser persicus) پس از مواجهه با فلز کادمیم محلول در آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زیست‌شناسی دریا، گروه زیست‌شناسی دریا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 دانشیار گروه شیلات، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران

4 استادیار گروه زیست‌شناسی دریا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

5 استادیار گروه ژنتیک، موسسه تحقیقات بین المللی تاس‌ماهیان دریای خزر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران

چکیده

برای بررسی اثر کادمیم در تغییر بیان ژن متالوتیونین به عنوان نشانگر زیستی، سه تیمار آزمایشی با غلظت‌های 200 (تیمار اول)، 400 (تیمار دوم) و 800 (تیمار سوم) میکروگرم در لیتر کادمیم و یک تیمار شاهد (بدون کادمیم)، هر یک با سه تکرار در نظر گرفته شد. در پایان دوره 14 روزه تیمار با کادمیم محلول در آب، میزان بیان ژن متالوتیونین در بافت کبد تاس‌ماهی ایرانی بررسی شد. استخراج RNA از بافت کبد انجام شد، cDNA ساخته شد و صحت بیان و تغییرات بیان ژن به ترتیب با روش کیفی RT-PCR و روش کمی Real Time PCR بررسی شد. پس از بررسی‌های آماری، نتایج بیان ژن متالوتیونین نشان داد که افزایش غلظت کادمیم در تیمارها به تغییرات بیان ژن متالوتیونین در بافت کبد تاس‌ماهی ایرانی منجر شد و در غلظت 200 میکروگرم در لیتر افزایش معنی‌داری را در بیان ژن متالوتیونین نشان داد (05/0>P). بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که تغییرات بیان در ژن متالوتیونین تاس‌ماهی ایرانی می‌تواند به عنوان نشانگر زیستی مواجهه با فلز سنگین کادمیم در غلظت 200 میکروگرم در لیتر مطرح باشد. اما به طور کلی، همیشه افزایش کادمیم محلول در آب منجر به افزایش بیان ژن در بافت کبد تاس‌ماهی ایرانی نخواهد شد و احتمالا مکانیسم‌های دیگری در حمل این فلز در بدن تاس‌ماهی ایرانی دخیل باشند.

کلیدواژه‌ها


سعیدی م.، جمشیدی ا. و عابسی ع. 1387. بررسی آلودگی فلزات سنگین سرب، نیکل، روی، مس و کادمیوم در رسوبات جنوبی دریای خزر در استان مازندران. چهارمین همایش زمین‌شناسی کاربردی و محیط زیست. دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر. 8ص (CAGE04_124).
سینکا کریمی م.ح.، دنیوی ر. و صادقی باجگیران س. 1394. تعیین حد مجاز مصرف ماهی سفید (Rutilus frisii kutum) از نظر فلزات سرب و کادمیم در سواحل جنوبی دریای مازندران. مجله علوم پزشکی زانکو، 16(49): 43-32.
صفری ر.، کلنگی میاندره ح. و جافرنوده ع. 1393. بررسی بیان ژن P450 در بافت‌های کبد و آبشش تاس‌ماهی ایرانی (Acipenser persicus Borodin, 1897) در معرض کلرید کادمیوم. نشریه پژوهش‌های ماهی‌شناسی کاربردی، 2(3): 58-43.
کیوان ا. 1382. ماهیان خاویاری ایران، سیستماتیک، بیولوژی، تکثیر مصنوعی، ارزیابی و ترمیم ذخایر، بهره‌برداری. انتشارات نقش مهر. 424ص.
نصرالله‌زاده ساروی ح.، نجف‌پور ش.، رضایی م. و سلیمانی رودی ع. 1393. مطالعات تغییرات زمانی- مکانی فلزات سنگین (روی، مس، نیکل، کادمیم و جیوه) در آب سواحل ایرانی حوزه جنوبی دریای خزر. مجله زیست‌شناسی دریا، 6(21): 12-1.
Akhtar M.S., Pal A.K., Sahu N.P., Alexander C. and Gupta S.K. 2012. Effect of dietary Pyridoxine on growth and biochemical responses of Labeo rohitofingerlings exposed to endosulfan. Pesticide Biochemistry and Physiology, 103: 23–30.
Amiard J.C., Amiard-Triquet C., Barka S., Pellerin J. and Rainbow P.S. 2006. Metallothioneins in aquatic invertebrates: Their role in metal detoxification and their use as biomarkers. Aquatic Toxicology, 76(2): 160–202.
CITES. 2020. Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES). Retrieved May 18, 2020, from http://www.cites.org.
Crupkin A.C., Caaiquiriborde P., Mendieta J., Panzeri A.M., Ballesteros M. and Menone M. 2013. Oxidative stress and genotoxicity in the South American cichlid, Australoheros facetus, after short-term sublethal exposure to endosulfan. Pesticide Biochemistry and Physiology, 105: 102–110.
 Doering J.A., Beitel S.C., Eisner B.K., Heide T., Hollert H., Giesy J.P., Hecker M. and Wiseman S.B. 2015. Identification and response to metals of metallothionein in two ancient fishes: White sturgeon (Acipenser transmontanus) and lake sturgeon (Acipenser fulvescens). Comparative Biochemistry and Physiology (C), 171: 41–48.
Dong M., Zhu L., Shao B., Zhu S., Wang J., Xie H., Wang J. and Wang F. 2013. The effects of endosulfan on cytochrome P450 enzymes and glutathione S-transferase in zebrafish (Danio rerio) livers. Ecotoxicology and Environmental Safety, 92: 1–9.
Dwyer F.J., Hardesty D.K., Henke C.E., Ingersoll C.G., Whites D.W., Augspurger T., Canfieid T.J., Mount D.R. and Mayer F.L. 2005. Assessing contaminate sensitivity of endangered and threatened aquatic species. Part ІІІ. Effluent toxicity tests. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 48: 174–183. 
Gilannejad N., Paykan Heyrati F. and Martinez-Rodiguez G. 2019. Molecular basis of the digestive functionally in developing Persian sturgeon (Acipenser persicus) larvae: Additional clues for its phylogenetics status. Journal of Comparative Physiology (B), 189: 367–383.
Ivankovic D., Pavicic J., Erk M., Filipovic-Marijic V. and Raspor B. 2005. Evaluation of the Mytilus galloprovincialis Lam. digestive gland metallothionein as a biomarker in a long-term field study: Seasonal and spatial variability. Marine Pollution Bulletin, 50(11): 1303–1313.
Livak K.J. and Schmittgen T.D. 2001. Analysis of relative gene expression data using real-Time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods, 25(4): 402–408.
Lizardo-Dault H.M., Bains O.S., Singh C.R. and Kennedy C.J. 2007. Biosynthetic capacity of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) interrenal tissue after cadmium exposure. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 52: 66–90.
Miliou H., Zaboukas N. and Moraitou Apostolopoulou M. 1998. Biochemical composition, growth and survival of the guppy, Poecilia reticulate, during chronic sub-lethal exposure to calcium. Archives Environmental Contamination and Toxicology, 35: 58–63.
Mirzaee M., Nezami S. and Mehdinejad K. 2003. The toxicity of Heavy Metals on Persian Sturgeon. MS.c. Thesis, Islamic Azad University. 100 p.
Neff J.M. 2002. Bioaccumulation in Marine Organisms. Elsevier, Netherlands. 452P.
Negro C.L. 2015. Histopathological effects of endusolfan to hepatopancreas, gills and ovary of the freshwater crab Zilchiopsis collastinensis (Decapoda: Trichodactylidae). Ecotoxicology and Environmental Safety, 113: 87–94.
Reid S.D. and McDonald D.G. 1988. Effects of Cd, Cu, and low pH onion fluxes in the rainbow trout, Salmo gairdneri. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 45: 244–253.
Roy S. and Bhattacharya S. 2006. Arsenic-induced histopatology and synthesis of stress proteins in liver and kidney of (Channa punctatus). Ecotoxicology and Environmental Safety, 65: 218–229.
Vardy D.W., Oellers J., Doering J.A., Hollert H., Giesy J.P. and Hecker M. 2012. Sensitivity early life stages of white sturgeon, rainbow trout and fathead minnow to copper. Ecotoxicology, 22: 139–147.
Vardy D.W., Santore R., Ryan A., Giesy J.P. and Hecker M. 2014. Acute toxicocty of copper lead, Cadmium and zinc to early life stages of white sturgeon (Acipenser transmontanus) in laboratory and Columbia River water. Envronment Science and Pollution Research, 21: 8176–8187.
Vardy D.W., Tompsett A.R., Sighrdson J.I., Doering J.A., Zhang X., Giesy J.P. and Hecker M. 2011. Effects of subchronic exposure of early life stages of white sturgeon (Acipenser transmontanus) to copper, cadmium and zinc. Environmental Toxicology and Chemistry, 30: 2487–2505.
Wahid M., Prasarnpun M. and Yimtragool S.N. 2017. Cadmium accumulation and metallothionein gene expression in the liver of swamp eel (Monopterus albus) collected from the Mae Sot District, Tak Province, Thailand. Genetics and Molecular Research, 16(3): 1–14 (gmr16039748).
Zahedi S., Mirvaghefi A., Rafati M. and Mehrpoosh M. 2013. Cadmium accumulation and biochemical parameters in juvenile Persian sturgeon, Acipenser persicus, upon sublethal cadmium exposure. Comparative Clinical Pathology, 22: 805–813.