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蝦類與氧化壓力之關聯性 (Aquatic animals and oxidative stress)

對生物體而言,各種逆境(Stress)的環境即往往會伴隨著不同的氧化壓力產生,

對於不同的水生生物而言,共通的環境逆境約可區成為溫度、水中含氧量、鹽度、

pH 質等,這些分別論述如下。

溫度

溫度對於所有的水生生物而言都是一個重要的環境因子,不論溫度的升高或 是降低對於許多的水生生物皆會造成氧化壓力,就熱力學而言溫度的升高會加速 各種代謝的反應,理論上會造成副產物—ROS 的累積;溫度對於青蛙(5)、魚(76)、

貝類(107)以及蟹類(80)等皆會造成氧化壓力;而當將蝦類養殖溫度從 15℃急速升 高至 28℃時,讓蝦體受急性熱刺激(acute heat stress)的處理後,逆境指標(stress marker)之一的熱刺激蛋白(heat shock protein, HSP)--HSP60 與 HSP70 其基因與蛋 白表現量會有顯著性的上升之外,蝦體內各抗氧化蛋白(SOD, Catalase, GPx 與 GST)其基因表現量亦會有顯著性的上升 (122)。雖然降低溫度可能會減少氧化壓 力的產生,但也有研究指出溫度的降低亦會對生物體造成氧化壓力(74,84),對蝦 類而言若將養殖水溫溫度從 25℃急遽降低至 12℃,蝦血球內 ROS 的測量數值在 處理後 3 小時與 6 小時會有顯著性的升高,並會造成 DNA 的損傷與脂膜滲透壓 的降低(87)。

水中含氧量

水中含氧量的濃度為造成氧化壓力的主要因素之一,在缺氧環境 (1 mg O2 ml-1) 的情況下處理 24 小時後,蝦體中的總血球數量(total haemocyte count)會有 明顯的降低之外,血球中的透明球(hyaline cell)及半顆粒球(semi-granular cell)數 量也會有顯著性的降低;此外,對於凝血系統(prophenoloxidase system)的酵素活 性也會減弱,而對蝦體進行弧菌(Vibrio alginolyticus or Vibrio parahaemolyticus)

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的攻毒試驗當中,在缺氧的條件下對弧菌的死亡耐受性明顯的會降低(60,79),由 這些試驗結果可以推論出缺氧可能會造成蝦體的免疫機制下降,進而造成對外來 入侵物抵抗性的降低。而若當經過缺氧處理(1 mg O2/L)的蝦體、再以覆氧 (Reoxygenation)處理後,在蝦體的肌肉及肝胰臟的組織皆觀測到超氧陰離子的含 量有顯著性的上升以及抗氧化酵素活性的下降,並且在肌肉組織中還可以測量到 脂質氧化的比例降低(118),而在此篇報告當中值得注意的是,此缺氧條件的處 理或是缺氧後的覆氧並不會造成鰓組織當中有 ROS 升高或是抗氧化酵素的活性 上升,作者推論是鰓組織對於含氧量的變動有較高的耐受能力,但是肌肉或肝胰 臟所增加的 ROS 可能會在不同的組織之間傳遞並對不同組織造成損傷。

鹽度

一般而言蝦類對水質鹽度的耐受性較為廣泛,幼蝦或成蝦對於高/低滲透壓 (hyper/hypo-osmoregulators)皆具有較高的容忍度 (13),但不同濃度的鹽度緊迫試 驗(salinity stress test)一直是測試蝦苗健康與否的方法之一,在 PL1 之幼蝦以 10 ppt 鹽濃度浸泡處理 2 小時的情況下即達到過半致死劑量(2,96),而不論在急性高 鹽(從 30 ppt 至 50 ppt)或是急性低鹽(從 30 ppt 至 5 ppt)處理的情況下,SOD 與 GPx 的酵素活性會有顯著性的下降(71),雖然在本篇報告當中 Liu 等人亦有測量 Catalase 與 Na+/K+-ATPase 的酵素活性,但不論在急性高/低鹽的條件處理下,皆 沒有達到統計上的顯著差異,但由 SOD 與 GPx 有明顯變動的結果來看,還是暗 示了雖然蝦類為廣鹽性的水生生物,但在環境因子--鹽度快速且劇烈改變的情況 下,蝦體內仍會有 ROS 的堆積。

pH 質

相較於中性(pH=7.5-7.7)的環境下,在酸性(pH=4.6 – 5.0)與鹼性(pH=9.0-9.5) 的環境之中蝦體內總血球數量皆會有顯著性的下降(17), 而當蝦子處於鹼性環

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境下 12 小時後,在血淋巴液中 GST 的酵素活性會有顯著性的下降,但在肝胰臟 與鰓當中並不會有異常的變動;而在酸性環境 12 小時後,在肝胰臟與鰓中 GST 的酵素活性則會有顯著性的上升,但血淋巴液中 GST 的酵素活性卻不會有異常 的變動(123)。

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