Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Beoordeling van de impact van cadmium op de redoxstatus en het metabolische profiel van de zee-egel Paracentrotus lividus

763 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/68300

⸱

29 juli 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Higher Institute of Biotechnology - Sidi Thabet, Laboratory of Biotechnology and Valorization of Bio-Geo-Resources, University Manouba, 2Faculty of Sciences of Tunis, Laboratory of Ecology, Biology and Physiology of Aquatic Organisms LR, University Tunis El Manar, 3Laboratory of Mass Spectrometry, National Institute of Research and Physical-Chemical Analysis (INRAP) Biotechpole Sidi Thabet, 4Department of Chemistry, College of Sciences at Bisha, University of Bisha, 5Department of Applied Medical Sciences, Applied College at Bisha, University of Bisha

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol belicht de methoden voor extractie en karakterisering van bioactieve stoffen uit de zee-egel Paracentrotus lividus (stekelhuidigen), evenals de bepaling van oxidatieve stressparameters na blootstelling aan cadmium.

Samenvatting

Cadmium (Cd) is een van de meest schadelijke zware metalen voor in het water levende organismen en een wijdverbreide verontreinigende stof in mariene biota. Vanwege zijn hoge biologische beschikbaarheid, persistentie en vermogen om te bioaccumuleren, is cadmium (Cd), een giftig zwaar metaal dat wordt geloosd door afvoer van mijnen, industriële lozingen en landbouwinputs, een van de meest schadelijke verontreinigende stoffen voor in het water levende organismen en een veel voorkomende verontreinigende stof in mariene biota. De huidige studie beoordeelde de potentieel toxische effecten van cadmium op biomarkers en metabolietprofielen van oxidatieve stress in de geslachtsklieren van Paracentrotuslividus die gedurende 96 uur werden blootgesteld aan een reeks concentraties (0,0183, 0,183 en 1,83 mg/l). De resultaten toonden aan dat Cd oxidatieve stress induceerde door de niveaus van malondialdehyde, waterstofperoxide en lipidehydroperoxide te verhogen in vergelijking met de controlegroep, evenals het verhogen van de antioxidantactiviteiten (verminderd glutathion en catalase). Bovendien werden op basis van de gaschromatografie-massaspectrometrie-analyse 74 metabolieten geïdentificeerd in de gonadale extracten van zowel behandelde zee-egels als de controle-egels. De Partial Least Squares Discriminant Analysis onthulde een duidelijke klassescheiding en discrimineerde negen relevante metabolieten via de VIP-scores. De uitgevoerde heatmap-analyse bracht een verstoring in de niveaus van sterolen en vetzuurverbindingen zoals Cholest-5-en-3-ol (3.beta) aan het licht.-, Desmosterol, en (23S)-ethylcholest-5-en-3.beta.-ol en eicosapentaeenzuur (EPA), evenals de antioxidantafweer zoals retinoïnezuur, en steroïderegulatie zoals Pregna-5-en-20-on, 3-hydroxy-,(3β). Over het algemeen toonden onze gegevens de hoge gevoeligheid van geslachtsklieren voor Cd, zelfs bij relatief lage concentraties.

Inleiding

Het mariene milieu kan ook worden beschouwd als een belangrijke put voor verschillende giftige chemicaliën, zoals zware metalen. Door hun lipofiliciteit hebben deze elementen de neiging zich te binden met zwevende deeltjes en zich geleidelijk op te hopen in mariene sedimenten, waar ze een verminderde mobiliteit en biologische beschikbaarheid vertonen. Als gevolg hiervan dienen mariene sedimenten als een grote zinkput voor zware metalen1. Van deze verontreinigingen wordt cadmium (Cd) al lang erkend als een belangrijke wereldwijde waterverontreinigende stof die ecosystemen en hun gerelateerde biotabedreigt 2. Een derde van de Cd die in aquatische ecosystemen aanwezig is, is afkomstig van de productie en het gebruik van fosfaatmeststoffen2. Andere bronnen van het vrijkomen van Cd in het milieu zijn de mijnbouwsector, galvaniseerbedrijven en natuurlijke processen van de aardkorst3. Deze verontreinigende stof is zeer wijdverbreid vanwege zijn vermogen om gemakkelijk door waterige media te worden vervoerd en zijn relatief grote mobiliteit in tegenstelling tot andere zware metalen2. Volgens de literatuur variëren de concentraties van Cd tussen 12 en 16 x 10−3 μg/L in de Oostzee4, en tussen 13,4 x 10−3 en 1,49 μg/L op een zeer verontreinigde locatie langs de Galicische kusten (NW Iberisch schiereiland)5. Veel hogere niveaus van Cd werden geregistreerd in sommige vervuilde gebieden in de Middellandse Zee, waar concentraties kunnen oplopen tot 80,4 x 10-3 μg/L in de buurt van het eiland Sicilië (Italië)6, en 48 μg/L in de Golf van Gabès (Tunesië)7. Dit persistente, bioaccumulerende en niet-essentiële overgangsmetaal staat bekend om zijn vermogen om ernstige gezondheidsproblemen te veroorzaken voor zowel menselijke als in het water levende organismen8. Cd kan zijn toxiciteit direct uitoefenen door zich te binden aan eiwitten, enzymactiviteiten te remmen en de calciumhomeostase9 te verstoren. Het kan ook indirect werken door het genereren van reactieve zuurstofspecies (ROS), wat leidt tot oxidatieve schade aan biomoleculen zoals lipiden, eiwitten en DNA10. Verschillende wetenschappelijke studies hebben gemeld dat Cd-besmetting structurele en functionele stoornissen in waterorganismen kan veroorzaken11.

Net als de andere benthische ongewervelde zeedieren, worden zee-egels in het bijzonder blootgesteld aan zeevervuiling. Ondanks hun vermogen om hoge niveaus van zware metalen op te hopen, kunnen zee-egels omgaan met metaalverontreiniging en doorstaan in vervuilde omgevingen12. Ze worden dus algemeen erkend als schildwachtorganismen en worden veel gebruikt als model voor ecotoxicologische en milieustudies13. Talrijke studies hebben de impact van blootstelling aan Cd op verschillende zee-egelsoorten in verschillende levensfasen onderzocht, waaronder volwassen organismen, embryo's en larven13. Er werd vastgesteld dat blootstelling aan Cd kan leiden tot een verscheidenheid aan nadelige effecten, variërend van vermindering van de bevruchtingssnelheid van eieren, afwijkingen in de ontwikkeling van embryo's en larven, oxidatieve stress tot apoptose en autofagie13. Het grootste deel van de beschikbare literatuur richt zich op het effect van Cd op zich ontwikkelende embryo's van zee-egels13,14; Er zijn echter slechts enkele onderzoeken15uitgevoerd om de effecten van dit metaal op het metabolische profiel van volwassen zee-egels te begrijpen, en er is geen informatie beschikbaar over het lipidenmetabolisme.

Continue blootstelling van embryo's van Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) aan subacute/subletale cadmiumconcentraties veroorzaakt een abnormale ontwikkeling met defecten in de rek en patroonvorming van het skelet, gekoppeld aan een algemene vermindering van de eiwitsynthese en differentiële expressie van metallothioneïne16.

De voorgestelde methode verbetert de beoordeling van cadmium (Cd) toxiciteit en oxidatieve stress in mariene organismen door biochemische testen te combineren met gerichte en ongerichte metabolomische profilering met behulp van gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). Vergeleken met traditionele benaderingen die uitsluitend gebaseerd zijn op enkelvoudige biomarkers zoals lipideperoxidatie of antioxiderende enzymactiviteiten (bijv. SOD, CAT), biedt de toevoeging van op GC-MS gebaseerde metabolietscreening een uitgebreide biochemische vingerafdruk van de fysiologische toestand van het organisme17. Deze integratie maakt een gevoeligere en systemische detectie van subletale effecten mogelijk, zelfs bij lage Cd-concentraties, en kan vroege verstoringen in het energiemetabolisme, de aminozuuromzet en oxidatieve routes detecteren die optreden vóór waarneembare toxicologische schade. Belangrijk is dat deze methode een aanvulling vormt op bestaande toxicologische beoordelingen door gegevens met een hogere resolutie te verstrekken en de identificatie van nieuwe biomarkers mogelijk te maken die traditionele tests mogelijk missen18. Het bevordert ook mechanistisch begrip door middel van analyse op padniveau, wat voorspellende ecotoxicologische modellen verbetert19. Deze methode detecteert blootstelling aan cadmium in het bereik van 1-100 μg/L, wat relevant is voor vervuilde kust- en estuariene systemen20. De aanpak is het meest geschikt voor gecontroleerde laboratoriumblootstellingen of matig complexe veldstudies. Interpretatie kan echter moeilijk zijn in sterk vervuilde matrices waar meerdere stressoren (bijv. zware metalen, PAK's, opkomende contaminanten) op elkaar inwerken en de specificiteit van biomarkers mogelijk verwarren. Desondanks bieden de robuustheid en specificiteit van GC-MS, in combinatie met multivariate data-analyse (bijv. PCA, PLS-DA), een sterke discriminerende kracht om overlappende effecten op te lossen, mits goed ontworpen.

Dit geïntegreerde biochemisch-metabolomische platform is met name nuttig voor de monitoring van sentinelsoorten en ecologische risicobeoordelingen in het kader van kaders zoals de Kaderrichtlijn Mariene Strategie (KRMS) en is consistent met de huidige inspanningen om op omics gebaseerde milieumonitoring te bevorderen21.

In de huidige studie gebruikten we de paarse zee-egel P. lividus, een van de meest geëxploiteerde en economisch belangrijke soorten aan de Atlantische en Middellandse Zeekust22, om het effect van Cd-besmetting op de redoxstatus en het metabolomische profiel van de geslachtsklieren te beoordelen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Steekproeven en experimenteel ontwerp

  1. Verzamel in mei 2023 in totaal 40 volwassen zee-egels P. lividus exemplaren (20 mannetjes en 20 vrouwtjes, gemiddelde lengte: 45 ± 4 mm, gemiddelde leeftijd: 2,0 ± 0,5 jaar, gemiddeld gewicht: 22,54 ± 2,50 g) door duikers op een diepte van 5-7 m in mei 2023 vanaf de kusten van Bizerte (Middellandse Zee, Tunesië).
  2. Breng de verzamelde zee-egels P. lividus van gemengd geslacht, geschatte leeftijd ongeveer 12-18 maanden op basis van grootte over naar het laboratorium en bewaar in belucht natuurlijk zeewater 16 ± 1 °C met een natuurlijk zoutgehalte van ~38 PSU, pH van 7,8-8,0 en fotoperiode van 12:12. Bewaak de parameters dagelijks gedurende de blootstellingsperiode om de stabiliteit van het milieu te garanderen en externe variatie te minimaliseren.
  3. Injecteer 1 ml KCl 0,5 M in het peristomiale gebied om het paaien te induceren en gameten visueel te identificeren. Spoel mensen af met gefilterd zeewater en acclimatiseer ze gedurende 3 dagen onder gecontroleerde omstandigheden zonder voedselvoorziening.
  4. Verdeel zee-egels willekeurig in vier groepen van negen individuen (drie individuen per tank in drievoud) en wijs ze toe aan glazen aquaria van 50 liter. Bepaal de steekproefomvang op basis van eerder gepubliceerde studies23,24 die oxidatieve stressbiomarkers en metabolomische responsen bij ongewervelde mariene dieren evalueerden en gebruik vergelijkbare of minder biologische replicaten.
    OPMERKING: Dit replicatieniveau zorgt voor een sterke biologische vertegenwoordiging en statistisch significante resultaten.
  5. Stel de dieren na acclimatisatie gedurende 96 uur bloot aan een reeks cadmiumchloride (CdCl2)-concentraties als volgt: Groep I (Ctrl): zee-egels die worden gehouden in water dat niet van CdCl2is; Groep II (Tr1): zee-egels blootgesteld aan een CdCl2-concentratievan 0,0183 mg/L; Groep III (Tr2): zee-egels blootgesteld aan een CdCl2-concentratievan 0,183 mg/L; Groep IV (Tr3): zee-egels blootgesteld aan een CdCl2-concentratievan 1,83 mg/L.
  6. Om de stabiliteit van het water tijdens het experiment te behouden, ververst u elke 24 uur 50% van het water, verwijdert u het water voorzichtig met een sifon en vervangt u het door vers bereid water met behoud van de concentraties CdCl2.

2. Weefsel preparatie

  1. Voer volgens het protocol beschreven door Telahigue et al.23 de bereiding uit van het zee-egelweefsel homogenaten.
  2. Ontleed aan het einde van het experiment de ijszee-egels van elke groep. Gebruik een steriele schaar om een cirkelvormige snede rond de mond te maken om de test te openen.
  3. Verwijder voorzichtig de vijf geslachtsklieren met een spatel en bewaar ze voor verdere analyse. Wassen met koud gedestilleerd water om vuil en oppervlakteverontreinigingen te verwijderen
  4. Homogeniseer met behulp van een sonde-sonicator die is ingesteld op een amplitude van 40%, in 3 bursts van elk 10 s met 20 s rust tussen de bursts, 300 mg gonadenfracties met Tris-HCl-buffer (20 mM, pH 7,4) onder koude omstandigheden.
  5. Verdeel elk geslachtskliermonster in twee porties: één voor biochemische analyse (vers) en één voor metabolomische analyse (gevriesdroogd).
  6. Centrifugeer op 10.000 x g gedurende 20 min. Bewaar de supernatanten bij -80 °C voor biochemische parameteranalyse.
  7. Vries andere geslachtsklierfracties met behulp van een vriesdroger voorafgaand aan GC-MS-analyse. Houd gedurende 48 uur bij -50 °C met een vacuüm van minder dan 0,1 mbar totdat de totale droging is voltooid.
  8. Gebruik de Lowry-methode om het totale eiwitgehalte van elk monster te bepalen met BSA als standaard. Bepaal het LOOH-gehalte bij 560 nm en druk uit als mmol/mg eiwit.
    OPMERKING: Deze kwantificering werd uitgevoerd voorafgaand aan alle biochemische tests om biomarkerniveaus te normaliseren.

3. Verminderde glutathiontest

  1. Schatting van het verminderde glutathiongehalte (GSH) volgens de methode van Ellman25, gebaseerd op de absorptie van 2-nitro-5-mercapturzuur als gevolg van de reductie van 5-50-dithio-bis-2-nitrobenzoëzuur (DTNB) door de thiol (SH) groep van het glutathion.
  2. Centrifugeer bij 1600 x g gedurende 15 minuten een mengsel van weefselhomogenaten in fosfaatbuffer en sulfosalicylzuur (4%).
  3. Neem een volume van 500 μL van het verkregen supernatans en voeg dit toe aan Ellman's reagens (DNTB) met 0,025 ml. Lees bij 412 nm de absorptie van het resulterende mengsel af.
  4. Beoordeelt het GSH-gehalte als mg per g weefsel. Druk het totale GSH-gehalte uit in μg/mg weefsel. Bereken GSH-niveaus met behulp van een standaard kalibratiecurve op basis van bekende concentraties van gereduceerd glutathion.
    OPMERKING: Het doel is om gereduceerd glutathion (GSH) in gonadale homogenaten te kwantificeren als een oxidatieve stressmarker na blootstelling aan cadmium.

4. Catalase-activiteit

  1. Voer de reactie-instelling uit volgens de methode van Aebi26. Bereid het reactiemedium voor dat bestaat uit 2,9 ml 100 mM fosfaatbuffer (pH 7,4) en 20 μl gonadale weefselsupernatant. Breng het reactiemedium vooraf in evenwicht tot kamertemperatuur.
  2. Begin de reactie door 80 μL vers bereide 0,5 M waterstofperoxide (H2O2) oplossing aan de cuvet toe te voegen. Meng de inhoud onmiddellijk grondig en registreer de afname van de absorptie bij 240 nm gedurende 1 mijl met tussenpozen van 10 s met behulp van een UV-VIS-spectrofotometer.
  3. Bereken de CAT-activiteit op basis van de snelheid van H2O 2-ontleding, bepaald door de afname van de extinctie bij 240 nm in de loop van de tijd te volgen. Gebruik de volgende formule: CAT-activiteit= (ΔA/min x V) / (ε x l x C)
    waarbij: ΔA/min = verandering in extinctie per minuut bij 240 nm, V = totaal volume van de test (in L), ε = molaire extinctiecoëfficiënt van H2O2 (43,6 M-1/cm), l = weglengte van de cuvet (gewoonlijk 1 cm), C = eiwitconcentratie in mg/ml.
  4. Gebruik de molaire extinctiecoëfficiënt van 43,6 M/cm. Druk de CAT-activiteit uit als nmol H2O2 afgebroken per minuut per mg eiwit (nmol H2O2/min/mg eiwit).
    OPMERKING: Het doel is om de catalase-activiteit in gonadale homogenaten van P. lividus te kwantificeren als maat voor de antioxidant-enzymrespons op blootstelling aan cadmium.

5. Meting van de productie van waterstofperoxide

  1. Meet het waterstofperoxidegehalte (H2O2) in de geslachtsklieren van P. lividus met behulp van de ijzeroxidatie-xylenol-oranjetest volgens de methode beschreven door Ou en Wolff27.
  2. Bepaal de concentratie van H2O2in het bovenstaande met behulp van een spectrofotometer bij 560 nm. Druk de resultaten uit in nmol/mg eiwit.

6. Malondialdehyde-test

  1. Bereid monsters voor zoals beschreven in de Draper en Hadley-methode28. Meng 500 μL gonadenhomogenaat met 1 ml 10% trichloorazijnzuur (TCA). Centrifugeer bij 2500 x g gedurende 10 minuten bij 4 °C.
  2. Breng 1 ml van het resulterende bovenstaande over in een nieuwe buis en voeg 1 ml 0,67% TBA-oplossing toe. Incubeer het mengsel gedurende 15 minuten in een waterbad bij 100 °C.
  3. Koel de monsters af tot kamertemperatuur. Meet de extinctie bij 532 nm met behulp van een spectrofotometer.
  4. Trek de achtergrondabsorptie af met behulp van een blanco reagens (TBA + TCA zonder weefselextract). Bereid een standaardcurve voor met behulp van 1,1,3,3-tetraethoxypropaan (TEP) en druk de MDA-concentratie uit als nmol/mg eiwit.

7. Meting van lipide hydroperoxide

  1. Meet het lipidehydroperoxide (LOOH) in geslachtsklierweefsels met behulp van de ijzeroxidatie in xylenol-sinaasappeltest, zoals beschreven volgens de methode van Jiang et al.29.
    OPMERKING: Het doel is om de lipideperoxidatieniveaus in gonadale weefsels te beoordelen door malondialdehyde (MDA), een bijproduct van oxidatieve membraanschade, te kwantificeren.

8. Extractie van bioactieve stoffen uit geslachtsklieren en analytische screening

  1. Voer methanolische extractie uit van lipofiele verbindingen in drievoud uit het gedroogde gonadale weefsel van elke groep in drievoud door het materiaal te weken in methanol van analytische kwaliteit (≥99,8%; 1:25 w/v) op een roterende schudder bij 150 omw/min bij omgevingstemperatuur.
  2. Centrifugeer alle extracten gedurende 15 minuten bij 700 x g, 4 °C, na verdamping van de MeOH-fracties door roterende verdamping bij een waterbadtemperatuur van 40 °C en een rotatiesnelheid ingesteld op 100 tpm. Resuspendeer het ruwe extract in 1 ml MeOH en bewaar het vervolgens in afgesloten injectieflacons bij 4 °C.

9. Gaschromatografie-massaspectrometrie analyse van gonadale extracten

  1. Maak een aliquot van 500 μl in een injectieflacon met behulp van het methanolextract dat is bewaard.
  2. Voer een analyse uit door middel van gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) op een gaschromatograaf gekoppeld aan een massaspectrometer. De GC-kolom was 5 %-fenylmethylsiloxaan: 30 m x 0,25 mm x 0,25 μm filmdikte.
  3. Gebruik helium als draaggas met een constant debiet van 1 ml/min. Stel het injectievolume in op 1 μl in de gesplitste modus in een verhouding van 100:1. Programmeer de oventemperatuur van 4-280 °C bij 5 °C/min.
  4. Gebruik de spectrometer in de elektronen-impact (EI)-modus, ionisatie-energie was 72 eV, de temperatuur van de ionenbron was 250 °C, de scantijd 1 s en het massabereik 45-550 amu.
  5. Identificatie van verbindingen uitvoeren door hun massaspectra te vergelijken met die uit de NIST98MS Library en Willy Library275 Database.

10. Statistische analyse

  1. Evalueer de dataset eerst op normaliteit met behulp van de Shapiro-Wilk-test en op homogeniteit van varianties met behulp van de Levene-test.
  2. Verwerk de gegevens vooraf met MetaboAnalyst 6.030, met behulp van standaard normalisatieprocedures, logtransformatie en Pareto-schaling om te voldoen aan ANOVA-aannames zoals normale verdeling en variantiehomogeniteit.
  3. Voer een multivariate statistische analyse uit met behulp van Metaboanalyst, gebruik de Benjamini-Hochberg false discovery rate (FDR)-methode voor meervoudige testcorrectie om rekening te houden met Type I-fouten met betrekking tot talrijke biochemische vergelijkingen, en garandeer statistische robuustheid.
  4. Gebruik de eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) om de resultaten tussen groepen te vergelijken. Verschillen tussen gemiddelden werden als significant beschouwd wanneer p <0,05.
  5. Gebruik Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA) om onderscheid te maken tussen vergelijkbare groepen. Bepaal de variabele belangrijkheid in de projectie (VIP) voor alle verbindingen.
  6. Bereken p-waarden met behulp van de gepaarde Student's t-test voor eendimensionale statistische analyse van gestandaardiseerde variabelen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

De validiteit en werkzaamheid van onze methoden werden gewaarborgd door het gebruik van biologische en technische replicaten, die consistente en betrouwbare metingen mogelijk maakten. De testen vertoonden een lage variabiliteit, met standaarddeviaties doorgaans minder dan 10%, wat wijst op een hoge herhaalbaarheid. Om een nauwkeurige kwantificering van de metabolieten te garanderen, omvatten GC-MS-analyses kalibratiecurven en interne standaarden. Alle geb...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Deze studie was gepland om het toxische effect van Cd op de zee-egel P. lividus gonaden te evalueren door biochemische biomarkers en actieve metabolieten te analyseren. De blootstelling van P. lividus aan verschillende concentraties Cd veroorzaakte een oxidatieve stressrespons. Deze bevindingen zijn vergelijkbaar met eerdere rapporten die wijzen op nauwe correlaties tussen de verhoogde antioxidantniveaus in de zee-egelgronden en verontreinigingsniveaus...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

De auteurs zijn het decanaat van Graduate Studies and Scientific Research aan de Universiteit van Bisha dankbaar voor het ondersteunen van dit werk via het Fast-Track Research Support Program.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Freeze dryerBiobaseBK-FD12PT freeze dryerLyofilisatie
Gas chromatographAgilent TechnologiesHP 6890 gas chromatographFlame Ionization Detector (FID)
GC columnAgilent TechnologiesHP-5 (5%-Phenyl)-methylsiloxaan kolomNonpolaire kolom die uitstekende prestaties levert in een breed scala aan toepassingen
Mass spectrometerAgilent TechnologiesHP 5973 massaspectrometerQuadrupool MS

Referenties

  1. Patchaiyappan, A., et al. Bioaccumulation of heavy metals in commercially important marine species from Puducherry coast, Southeast India. Region Studies Marine Sci. 65, 103080(2023).
  2. Satarug, S., Garrett, S. H., Sens, M. A., Sens, D. A. Cadmium, Environmental Exposure, and Health Outcomes. Environ Health Persp. 118 (2), 182-190 (2010).
  3. Le Croizier, G., et al. Significance of metallothioneins in differential cadmium accumulation kinetics between two marine fish species. Environ Poll. 236, 462-476 (2018).
  4. Pohl, C., Hennings, U. The coupling of long-term trace metal trends to internal trace metal fluxes at the oxic-anoxic interface in the Gotland Basin (57°19,20′N; 20°03,00′E) Baltic Sea. J Marine Syst. 56 (1-2), 207-225 (2005).
  5. Beiras, R., Bellas, J., Fernández, N., Lorenzo, J. I., Cobelo-Garcıa, A. Assessment of coastal marine pollution in Galicia (NW Iberian Peninsula); metal concentrations in seawater, sediments and mussels (Mytilus galloprovincialis) versus embryo-larval bioassays using Paracentrotus lividus and Ciona intestinalis. Marine Enviro Res. 56 (4), 531-553 (2003).
  6. Censi, P., et al. Trace element distributions in the Strait of Sicily (Central Mediterranean Sea). I. Evidence of rock-water interactions. Period Miner. 71 (3), 255-272 (2002).
  7. Annabi-Trabelsi, N., et al. Concentrations of trace metals in phytoplankton and zooplankton in the Gulf of Gabès, Tunisia. Marine Poll Bull. 168, 112392(2021).
  8. Kumar, P., Singh, A. Cadmium toxicity in fish: An overview. GERF Bull Biosci. , (2010).
  9. Klein, R. D., et al. Effects of sublethal Cd, Zn, and mixture exposures on antioxidant defense and oxidative stress parameters in early life stages of the purple sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Aquatic Toxicol. 217, 105338(2019).
  10. Rani, A., Kumar, A., Lal, A., Pant, M. Cellular mechanisms of cadmium-induced toxicity: a review. Int J Environ Health Res. 24 (4), 378-399 (2014).
  11. Wang, W. X., Rainbow, P. S. Subcellular Partitioning and the Prediction of Cadmium Toxicity to Aquatic Organisms. Environ Chem. 3 (6), 395(2006).
  12. Sarly, M. S., et al. Use of the gonadal tissue of the sea urchin Paracentrotus lividus as a target for environmental contamination by trace metals. Environ Sci Poll Res. 30 (38), 89559-89580 (2023).
  13. Chiarelli, R., Martino, C., Roccheri, M. C. Cadmium stress effects indicating marine pollution in different species of sea urchin employed as environmental bioindicators. Cell Stress Chaperones. 24 (4), 675-687 (2019).
  14. Gharred, T., Jebali, J., Belgacem, M., Mannai, R., Achour, S. Assessment of the individual and mixture toxicity of cadmium, copper and oxytetracycline, on the embryo-larval development of the sea urchin Paracentrotus lividus. Environmen Sci Poll Res. 23 (18), 18064-18072 (2016).
  15. Migliaccio, O., Castellano, I., Cirino, P., Romano, G., Palumbo, A. Maternal Exposure to Cadmium and Manganese Impairs Reproduction and Progeny Fitness in the Sea Urchin Paracentrotus lividus. PLoS ONE. 10 (6), e0131815(2015).
  16. Ragusa, M., Nicosia, A., Costa, S., Cuttitta, A., Gianguzza, F. Metallothionein Gene Family in the Sea Urchin Paracentrotus lividus: Gene Structure, Differential Expression and Phylogenetic Analysis. Int J Mol Sci. 18 (4), 812(2017).
  17. Cappello, T., et al. Neurotoxicological effects of trace metals in fish: molecular and biochemical biomarkers. Environ Toxicol Pharmacol. 41, 94-105 (2016).
  18. Viant, M. R., Rosenblum, E. S., Tjeerdema, R. S. NMR-based metabolomics: a powerful approach for characterizing the effects of environmental stressors on organism health. Environ Sci Technol. 37 (21), 4982-4989 (2003).
  19. Nicholson, J. K., Lindon, J. C., Holmes, E. Metabonomics': understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR data. Xenobiotica. 29 (11), 1181-1189 (2002).
  20. Chen, Q., et al. Environmental levels of cadmium exposure induce developmental toxicity and oxidative stress in zebrafish embryos. Sci Rep. 9, 15085(2019).
  21. Taylor, N. S., Gavin, A., Viant, M. R. Metabolomics Discovers Early-Response Metabolic Biomarkers That Can Predict Chronic Reproductive Fitness in Daphnia magna. Environ Sci Technol. 54 (16), 10186-10195 (2020).
  22. Gibson, R. N., Atkinson, R. J. A., Gordon, J. D. M. Oceanography and marine biology: an annual review. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2009).
  23. Telahigue, K., et al. Effects of acute mercury exposure on fatty acid composition and oxidative stress biomarkers in Holothuria forskali body wall. Ecotoxicol Environ Safety. 169, 516-522 (2019).
  24. Mhadhbi, L., et al. Exposure to tebufenpyrad interrupts histo-architecture and fatty acid compositions of carpet shell clam Ruditapes decussatus. Int J Environ Health Res. , 1-12 (2025).
  25. Ellman, G. L. Tissue sulfhydryl groups. Arch. Biochem Biophys. (82), 70-77 (1959).
  26. Aebi, H. Catalase in vitro. Method Enzymol. 105, 121-126 (1984).
  27. Ou, P., Wolff, S. P. A discontinuous method for catalase determination at 'near physiological' concentrations of H2O2and its application to the study of H2O2fluxes within cells. J Biochem Biophys Methods. 31 (1-2), 59-67 (1996).
  28. Draper, H. H., Hadley, M. Malondialdehyde determination as index of lipid Peroxidation. Method Enzymol. 186, 421-431 (1990).
  29. Jiang, Z. Y., Hunt, J. V., Wolff, S. P. Ferrous ion oxidation in the presence of xylenol orange for detection of lipid hydroperoxide in low density lipoprotein. Anal Biochem. 202 (2), 384-389 (1992).
  30. Pang, Z., et al. MetaboAnalyst 6.0: towards a unified platform for metabolomics data processing, analysis and interpretation. Nucl Acids Res. 52 (W1), W398-W406 (2024).
  31. Das, D., Moniruzzaman, M., Sarbajna, A., Chakraborty, S. B. Effect of heavy metals on tissue-specific antioxidant response in Indian major carps. Environ Sci Poll Res. 24 (22), 18010-18024 (2017).
  32. El Idrissi, O., et al. Assessment of trace element contamination and effects on Paracentrotus lividus using several approaches: Pollution indices, accumulation factors and biochemical tools. Sci Tot Environ. 869, 161686(2023).
  33. Howcroft, C. F., Amorim, M. J. B., Gravato, C., Guilhermino, L., Soares, A. M. V. M. Effects of natural and chemical stressors on Enchytraeus albidus: Can oxidative stress parameters be used as fast screening tools for the assessment of different stress impacts in soils. Environ Int. 35 (2), 318-324 (2009).
  34. Fouzai, C., et al. Dual oxidative stress and fatty acid profile impacts in Paracentrotus lividus exposed to lambda-cyhalothrin: biochemical and histopathological responses. Toxicol Res. 39 (3), 429-441 (2023).
  35. Mansoor, S., et al. Heavy Metal Induced Oxidative Stress Mitigation and ROS Scavenging in Plants. Plants. 12 (16), 3003(2023).
  36. Allen, T., Singhal, R., Rana, S. V. S. Resistance to Oxidative Stress in a Freshwater Fish Channa punctatus After Exposure to Inorganic Arsenic. Biol Trace Element Res. 98 (1), 63-72 (2004).
  37. Pagano, G., et al. Comparative toxicities of selected rare earth elements: Sea urchin embryogenesis and fertilization damage with redox and cytogenetic effects. Environ Res. 147, 453-460 (2016).
  38. Chaâbane, M., et al. The potential toxic effects of hexavalent chromium on oxidative stress biomarkers and fatty acids profile in soft tissues of Venus verrucosa. Ecotoxicol Environ Safety. 196, 110562(2020).
  39. Balakrishnan, M., Kenworthy, A. K. Lipid Peroxidation Drives Liquid-Liquid Phase Separation and Disrupts Raft Protein Partitioning in Biological Membranes. J Am Chem Soc. 146 (2), 1374-1387 (2024).
  40. Cano-Rocabayera, O., Monroy, M., Moncaleano-Niño, ÁM., Gómez-Cubillos, M. C., Ahrens, M. J. An integrated biomarker approach: Non-monotonic responses to cadmium exposure in the suckermouth catfish Hypostomus plecostomus. Aquatic Toxicol. 248, 106193(2022).
  41. Zhan, J., Sun, T., Wang, X., Wu, H., Yu, J. Meta-analysis reveals the species-, dose- and duration-dependent effects of cadmium toxicities in marine bivalves. Sci Tot Environ. 859, 160164(2023).
  42. Wu, H., Wang, W. Tissue-specific toxicological effects of cadmium in green mussels ( Perna viridis ): Nuclear magnetic resonance-based metabolomics study. Environ Toxicol Chem. 30 (4), 806-812 (2011).
  43. Warnau, M., Ledent, G., Temara, A., Jangoux, M., Dubois, P. Experimental cadmium contamination of the echinoid Paracentrotus lividus: influence of exposure mode and distribution of the metal in the organism. Marine Ecol Prog Series. 116, 117-124 (1995).
  44. Capitão, A., et al. The Echinodermata PPAR: Functional characterization and exploitation by the model lipid homeostasis regulator tributyltin. Environ Poll. 263, 114467(2020).
  45. Zhou, L., et al. Biochemical and metabolic responses of the deep-sea mussel Bathymodiolus platifrons to cadmium and copper exposure. Aquatic Toxicol. 236, 105845(2021).
  46. Geret, F., Serafim, A., Barreira, L., João Bebianno, M. Response of antioxidant systems to copper in the gills of the clam Ruditapes decussatus. Marine Environ Res. 54 (3-5), 413-417 (2002).
  47. Fokina, N., Vasil'eva, O., Ruokolainen, T., Nemova, N. Changes in lipid composition and lipid peroxidation products content in the freshwater mussel Anodonta cygnea L. under cadmium effect. Limnol Freshw. Biol. (5), 286-296 (2019).
  48. Kim, S. K., Van Ta, Q. Potential Beneficial Effects of Marine Algal Sterols on Human Health. Adv Food Nutri Res. 64, 191-198 (2011).
  49. Payne, A. H., Hales, D. B. Overview of Steroidogenic Enzymes in the Pathway from Cholesterol to Active Steroid Hormones. Endocrine Rev. 25 (6), 947-970 (2004).
  50. Voogt, P. A., Den Besten, P. J., Kusters, G. C. M., Messing, M. W. J. Effects of cadmium and zinc on steroid metabolism and steroid level in the sea star Asterias rubens L. Comparat Biochem Physiol C Comparat Pharmacol. 86 (1), 83-89 (1987).
  51. Pino-Lagos, K., Benson, M. J., Noelle, R. J. Retinoic Acid in the Immune System. Ann New York Acad Sci. 1143 (1), 170-187 (2008).
  52. Lu, L., et al. Integrative proteomics and metabolomics reveal the stress response of semicarbazide in the sea cucumber Apostichopus japonicus. Front Marine Sci. 9, 992753(2022).
  53. Cuypers, A., et al. Cadmium stress: an oxidative challenge. BioMetals. 23 (5), 927-940 (2010).
  54. Wang, X., et al. Sex-Specific Differences in the Toxic Effects of Heavy Fuel Oil on Sea Urchin (Strongylocentrotus intermedius). Int J Environ Res Public Health. 18 (2), 499(2021).
  55. McCarty, L. S. Ecotoxicology dilemmas: issues with dose, causality, response, mixtures, andmodifying factors. Environ Toxicol Chem. 44 (1), 45-58 (2025).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Cadmiumblootstellingoxidatieve stressantioxidantactiviteitgaschromatografiemassaspectrometriezwaremetaaltoxiciteit

Dit artikel is gepubliceerd

Video binnenkort beschikbaar

Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.