Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Оценка влияния кадмия на окислительно-восстановительный статус и метаболический профиль морского ежа Paracentrotus lividus

763 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/68300

⸱

29 июля 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

В этом протоколе описаны методы экстракции и характеризации биологически активных соединений из морского ежа Paracentrotus lividus (Echinoderm), а также определения параметров окислительного стресса после воздействия кадмия.

Аннотация

Кадмий (Cd) является одним из самых вредных тяжелых металлов для водных организмов и широко распространенным загрязнителем морской биоты. Благодаря своей высокой биодоступности, стойкости и способности к биоаккумуляции, кадмий (Cd), токсичный тяжелый металл, выбрасываемый стоками горнодобывающей промышленности, промышленными стоками и сельскохозяйственными ресурсами, является одним из наиболее вредных загрязнителей для водных организмов и распространенным загрязнителем морской биоты. В настоящем исследовании оценивалось потенциально токсическое воздействие кадмия на биомаркеры окислительного стресса и профили метаболитов в гонадах Paracentrotuslividus при воздействии различных концентраций (0,0183, 0,183 и 1,83 мг/л) в течение 96 ч. Результаты показали, что Cd индуцировал окислительный стресс за счет повышения уровней малонового диальдегида, перекиси водорода и гидропероксида липидов по сравнению с контрольной группой, а также увеличения антиоксидантной активности (снижение глутатиона и каталазы). Кроме того, на основе газового хромато-масс-спектрометрического анализа было идентифицировано 74 метаболита в гонадных экстрактах как обработанных морских ежей, так и контрольных. Дискриминантный анализ по методу наименьших квадратов выявил четкое разделение классов и дискриминировал девять соответствующих метаболитов по баллам VIP. Проведенный анализ тепловой карты выявил нарушение уровней стеринов и соединений жирных кислот, таких как Cholest-5-en-3-ol(3.beta.)-, десмостерол и (23S)-этилхоласт-5-ен-3.бета.-ол и эйкозапентаеновая кислота (ЭПК), а также антиоксидантная защита, такая как ретиноевая кислота, и стероиды, регулирующие вещества, такие как прегна-5-ен-20-он, 3-гидрокси-,(3β). В целом, полученные нами данные свидетельствуют о высокой чувствительности половых желез к Cd даже при относительно низких концентрациях.

Введение

Морская среда также может считаться важным поглотителем для некоторых токсичных химических веществ, таких как тяжелые металлы. Из-за своей липофильности эти элементы имеют тенденцию связываться со взвешенными твердыми частицами и постепенно накапливаться в морских отложениях, где они демонстрируют сниженную подвижность и биодоступность. В результате морские отложения служат основным поглотителем тяжелых металлов1. Среди этих загрязнителей кадмий (Cd) уже давно признан основным глобальным загрязнителем воды, который угрожает экосистемам и связанной с ними биоте2. Одна треть Cd, присутствующего в водных экосистемах, поступает от производства и использования фосфорных удобрений2. К другим источникам выбросов Cd в окружающую среду относятся горнодобывающий сектор, гальванические компании и природные процессы земнойкоры3. Этот загрязнитель широко распространен благодаря своей способности легко переноситься через водные среды и сравнительно большой мобильности по сравнению с другими тяжелыми металлами2. Согласно литературным данным, концентрации Cd варьируются от 12 до 16 x 10−3 μг/л в Балтийскомморе4 и от 13,4 x 10−3 до 1,49 μг/л на сильно загрязненном участке вдоль побережья Галисии (северо-запад Пиренейского полуострова)5. Гораздо более высокие уровни Cd были зарегистрированы в некоторых загрязненных районах Средиземного моря, где концентрации могут достигать 80,4 x 10-3 г/л вблизи острова Сицилия (Италия)6 и 48 мкг/л в заливе Габес (Тунис)7. Этот стойкий, биоаккумулирующий и второстепенный переходный металл признан за его способность вызывать серьезные проблемы со здоровьем как человека, так и водных организмов8. Cd может непосредственно оказывать свою токсичность, связываясь с белками, ингибируя активность ферментов и вмешиваясь в гомеостаз кальция9. Он также может действовать косвенно через образование активных форм кислорода (АФК), что приводит к окислительному повреждению биомолекул, таких как липиды, белки и ДНК10. В нескольких научных исследованиях сообщается, что загрязнение Cd может вызывать структурные и функциональные нарушения у водных организмов11.

Как и другие морские бентосные беспозвоночные, морские ежи особенно подвержены загрязнению морской среды. Несмотря на свою способность накапливать высокие уровни тяжелых металлов, морские ежи могут справляться с загрязнением металлами и выживать в загрязненной окружающей среде12. Таким образом, они общепризнаны в качестве сторожевых организмов и широко используются в качестве моделей для экотоксикологических и экологических исследований13. В многочисленных исследованиях изучалось влияние воздействия Cd на несколько видов морских ежей на разных этапах жизни, включая взрослые организмы, эмбрионы и личинки13. Было обнаружено, что воздействие Cd может привести к целому ряду побочных эффектов, начиная от снижения скорости оплодотворения яйцеклеток, аномалий в развитии эмбрионов и личинок, окислительного стресса и заканчивая апоптозом и аутофагией. Большая часть доступной литературы посвящена влиянию Cd на развивающиеся эмбрионы морских ежей13,14; Тем не менее, было проведено лишьнесколько исследований,чтобы понять влияние этого металла на метаболический профиль взрослых морских ежей, и нет никакой информации о метаболизме липидов.

Непрерывное воздействие субострых/сублетальных концентраций кадмия на эмбрионы Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) вызывает аномальное развитие с дефектами удлинения и структурирования скелета в сочетании с общим снижением синтеза белка и дифференциальнойэкспрессией металлотионеина.

Предложенный метод улучшает оценку токсичности кадмия (Cd) и окислительного стресса в морских организмах за счет сочетания биохимических анализов с целенаправленным и нецелевым метаболомным профилированием с использованием газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС). По сравнению с традиционными подходами, которые полагаются исключительно на отдельные биомаркеры, такие как перекисное окисление липидов или активность антиоксидантных ферментов (например, СОД, КАТ), добавление скрининга метаболитов на основе ГХ-МС обеспечивает всесторонний биохимический отпечаток физиологическогосостояния организма. Эта интеграция позволяет более чувствительно и системно обнаруживать сублетальные эффекты, даже при низких концентрациях Cd, и может обнаруживать ранние нарушения в энергетическом обмене, обороте аминокислот и окислительных путях, которые происходят до наблюдаемого токсикологического повреждения. Важно отметить, что этот метод дополняет существующие токсикологические оценки, предоставляя данные с более высоким разрешением и позволяя идентифицировать новые биомаркеры, которыемогут отсутствовать в традиционных анализах. Он также способствует механистическому пониманию посредством анализа на уровне путей, что улучшает прогностические экотоксикологические модели19. Этот метод обнаруживает воздействие кадмия в диапазоне 1-100 г/л, что актуально для загрязненных прибрежных и эстуарных систем20. Этот подход наиболее подходит для контролируемого лабораторного воздействия или умеренно сложных полевых исследований. Тем не менее, интерпретация может быть затруднена в сильно загрязненных матрицах, где многочисленные стрессоры (например, тяжелые металлы, ПАУ, новые загрязнители) взаимодействуют и потенциально искажают специфичность биомаркеров. Несмотря на это, при правильном проектировании, надежность и специфичность ГХ-МС в сочетании с многомерным анализом данных (например, PCA, PLS-DA) обеспечивают сильную дискриминационную способность для устранения перекрывающихся эффектов.

Эта интегрированная биохимико-метаболомная платформа особенно полезна для мониторинга сторожевых видов и оценки экологических рисков в соответствии с такими рамками, как Рамочная директива по морской стратегии (MSFD), и согласуется с текущими усилиями по продвижению экологического мониторинга на основеомиксов21.

В настоящем исследовании мы использовали пурпурного морского ежа P. lividus, который является одним из наиболее эксплуатируемых и экономически значимых видов на всем побережье Атлантического и Средиземного океанов22, для оценки влияния загрязнения Cd на окислительно-восстановительный статус и метаболомный профиль половых желез.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Образцы и экспериментальный дизайн

  1. Собрать в общей сложности 40 экземпляров взрослых морских ежей P. lividus (20 самцов и 20 самок, средняя длина: 45 ± 4 мм, средний возраст: 2,0 ± 0,5 года, средний вес: 22,54 ± 2,50 г) дайверами на глубине 5-7 м в мае 2023 года у берегов Бизерты (Средиземное море, Тунис).
  2. Перенесите собранных морских ежей P. lividus смешанного пола, предполагаемый возраст примерно 12-18 месяцев в зависимости от размера в лабораторию и держите в аэрированной естественной морской воде 16 ± 1 °C с естественной соленостью ~38 PSU, pH 7,8-8,0 и фотопериодом 12:12. Ежедневно контролируйте параметры в течение всего периода воздействия, чтобы обеспечить стабильность окружающей среды и свести к минимуму внешние изменения.
  3. Введите 1 мл KCl 0,5 М в перистомиальную область для индуцирования нереста и визуальной идентификации гамет. Промойте особей фильтрованной морской водой и акклиматизируйте их в течение 3 дней в контролируемых условиях без предоставления пищи.
  4. Случайным образом разделите морских ежей на четыре группы по девять особей (по три особи в аквариуме в трех экземплярах) и распределите их по стеклянным аквариумам объемом 50 л. Определите размер выборки на основе ранее опубликованных исследований23,24, в которых оценивались биомаркеры окислительного стресса и метаболомные реакции у морских беспозвоночных и использовались сопоставимые или меньшие биологические реплики.
    Примечание: Этот уровень репликации обеспечивает сильную биологическую репрезентацию и статистически значимые результаты.
  5. После акклиматизации животные в течение 96 ч подвергаются воздействию различных концентраций хлорида кадмия (CdCl2) следующим образом: Группа I (Ctrl): морские ежи, содержащиеся в воде, отличной от CdCl2; Группа II (Tr1): морские ежи, подвергшиеся воздействию концентрации CdCl20,0183 мг/л; Группа III (Tr2): морские ежи, подвергшиеся воздействию концентрации CdCl20,183 мг/л; Группа IV (Tr3): морские ежи, подвергшиеся воздействию концентрации CdCl21,83 мг/л.
  6. Чтобы сохранить стабильность воды во время эксперимента, меняйте 50% воды каждые 24 часа, осторожно удаляйте воду с помощью сифона и заменяйте ее свежеподготовленной водой, сохраняя концентрацию CdCl2.

2. Подготовка тканей

  1. Выполняйте, используя протокол, описанный Telahigue et al.23, приготовление гомогенатов тканей морского ежа.
  2. Препарируйте на льду морских ежей из каждой группы в конце эксперимента. С помощью стерильных ножниц сделайте круговой надрез вокруг рта, чтобы открыть тест.
  3. Аккуратно удалите пять половых желез с помощью шпателя и оставьте для дальнейшего анализа. Промойте холодной дистиллированной водой, чтобы удалить мусор и поверхностные загрязнения
  4. Гомогенизацию с помощью зондового ультразвукового аппарата, установленного на амплитуду 40%, в 3 всплеска по 10 с с перерывом 20 с, 300 мг фракций гонад с буфером Tris-HCl (20 мМ, pH 7,4) в холодных условиях.
  5. Разделите каждый образец гонады на две части: одну для биохимического анализа (свежую) и одну для метаболомного анализа (лиофилизированную).
  6. Центрифуга при давлении 10 000 x g в течение 20 мин. Храните надосадочную жидкость при температуре -80 °C для анализа биохимических параметров.
  7. Лиофилизируйте другие фракции гонад с помощью сублимационной сушилки перед анализом ГХ-МС. Выдерживать в течение 48 часов при температуре -50 °C с вакуумом менее 0,1 мбар до полного высыхания.
  8. Используйте метод Лоури для определения общего содержания белка в каждом образце, используя BSA в качестве стандарта. Определяют уровень LOOH на длине волны 560 нм и экспрессируют в виде ммоль/мг белка.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это количественное определение было выполнено перед всеми биохимическими анализами для нормализации уровня биомаркеров.

3. Анализ на восстановленный глутатион

  1. Оценить пониженное содержание глутатиона (GSH) по методу Эллмана25, основанному на абсорбции 2-нитро-5-меркаптуровой кислоты, полученной в результате восстановления 5-50-дитио-бис-2-нитробензойной кислоты (DTNB) тиоловой (SH) группой глутатиона.
  2. Центрифугируйте при 1600 х г в течение 15 мин смесь тканевых гомогенатов в фосфатном буфере и сульфосалициловой кислоте (4%).
  3. Возьмите объем 500 мкл полученной надосадочной жидкости и добавьте его к реагенту Эллмана (DNTB) с 0,025 мл. Считывайте при 412 нм впитываемость полученной смеси.
  4. Оценивает содержание GSH в мг на г ткани. Выразите общее содержание GSH в μг/мг ткани. Рассчитайте уровни GSH с помощью стандартной калибровочной кривой, основанной на известных концентрациях восстановленного глутатиона.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Цель состоит в том, чтобы количественно определить восстановленный глутатион (GSH) в гонадных гомогенатах в качестве маркера окислительного стресса после воздействия кадмия.

4. Каталазная активность

  1. Проведите наладку реакции по методу Aebi26. Готовят реакционную среду, состоящую из 2,9 мл 100 мМ фосфатного буфера (pH 7,4) и 20 мкл надосадочной жидкости гонадной ткани. Предварительно уравновесьте реакционную среду до комнатной температуры.
  2. Начните реакцию, добавив в кювету 80 мкл свежеприготовленного 0,5 М раствора перекиси водорода (Н2О2). Немедленно тщательно перемешайте содержимое и зарегистрируйте снижение поглощения на длине волны 240 нм в течение 1 ми с интервалом 10 с с помощью УФ-ВИД спектрофотометра.
  3. Рассчитайте активность CAT на основе скорости разложенияH2O2, определенной путем мониторинга снижения поглощения на длине волны 240 нм с течением времени. Используйте следующую формулу: активность CAT = (ΔA/min x V) / (ε x l x C)
    где: ΔA/min = изменение абсорбции в минуту при 240 нм, V = общий объем анализа (в L), ε = коэффициент молярного затухания H2O2 (43,6 М-1/см), l = длина пути кюветы (обычно 1 см), C = концентрация белка в мг/мл.
  4. Используйте коэффициент затухания моляров 43,6 М/см. Экспрессируйте активность КАТ в виде nmol H2O2 разложенных в минуту на мг белка (nmol H2O2/мин/мг белка).
    Примечание: Цель состоит в том, чтобы количественно оценить активность каталазы в гонадных гомогенатах P. lividus в качестве меры ответа антиоксидантного фермента на воздействие кадмия.

5. Измерение образования перекиси водорода

  1. Измерьте уровни перекиси водорода (H2,O2) в гонадах P. lividus с помощью анализа окисления железа и ксиленола оранжевого цвета в соответствии с методом, описанным Оу и Вольфом27.
  2. Определяют концентрациюH2,O2в надосадочной жидкости с помощью спектрофотометра при длине волны 560 нм. Выразите результаты в нмоль/мг белка.

6. Малоновый диальдегидный анализ

  1. Подготовьте образцы, как описано в методе Дрейпера и Хэдли28. Смешайте 500 мкл гомогената гонад с 1 мл 10% трихлоруксусной кислоты (ТСА). Центрифуга при 2500 x g в течение 10 мин при 4 °C.
  2. Перенесите 1 мл полученной надосадочной жидкости в новую пробирку и добавьте 1 мл 0,67% раствора ТБА. Выдержать смесь на водяной бане при температуре 100 °C в течение 15 минут.
  3. Охладите образцы до комнатной температуры. Измерьте поглощение на длине волны 532 нм с помощью спектрофотометра.
  4. Вычтите фоновую абсорбцию с помощью реагентной заготовки (TBA + TCA без тканевого экстракта). Подготовьте стандартную кривую с использованием 1,1,3,3-тетраэтоксипропана (ТЭП) и выразите концентрацию MDA в виде белка нмоль/мг.

7. Измерение гидропероксида липидов

  1. Измерьте гидропероксид липидов (LOOH) в тканях гонад с помощью анализа окисления железа в оранжевом ксиленоле, как описано в методе Jiang et al.29.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Цель состоит в том, чтобы оценить уровни перекисного окисления липидов в тканях гонад путем количественного определения малонового диальдегида (MDA), побочного продукта окислительного повреждения мембраны.

8. Экстракция биологически активных соединений из половых желез и аналитический скрининг

  1. Проводите метанольную экстракцию липофильных соединений в трех экземплярах из высушенной гонадной ткани каждой группы в трех экземплярах путем замачивания материала в метаноле аналитического качества (≥99,8%; 1:25 по объему) на вращающемся вибростенде со скоростью 150 об/мин при температуре окружающей среды.
  2. Центрифугируйте все экстракты в течение 15 минут при 700 x g, 4 °C, после выпаривания фракций MeOH путем ротационного выпаривания при температуре водяной бани 40 °C и скорости вращения 100 об/мин. Повторно суспендируйте сырой экстракт в 1 мл MeOH, затем храните в закрытых флаконах при температуре 4 °C.

9. Газовый хромато-масс-спектрометрический анализ экстрактов гонад

  1. Сделайте аликвоту объемом 500 мкл во флаконе, используя сохраненный метанольный экстракт.
  2. Выполнение анализа с помощью газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) на газовом хроматографе, соединенном с масс-спектрометром. Колонна GC содержала 5%-ный фенил-метилсилоксан: толщина пленки 30 м x 0,25 мм x 0,25 мкм.
  3. Используйте гелий в качестве газа-носителя с постоянным расходом 1 мл/мин. Установите объем впрыска на 1 мкл в режиме сплита в соотношении 100:1. Запрограммируйте температуру духовки от 4 до 280 °C при 5 °C/мин.
  4. Работа спектрометра в электронно-импактном (ЭИ) режиме, энергия ионизации составила 72 эВ, температура ионного источника 250 °С, время сканирования 1 с, диапазон масс 45-550 а.е.м.
  5. Выполните идентификацию соединений путем сравнения их масс-спектров с масс-спектрами из Библиотеки NIST98MS и базы данных Willy Library275.

10. Статистический анализ

  1. Сначала оцените набор данных на нормальность с помощью теста Шапиро-Уилка и на однородность дисперсий с помощью теста Левина.
  2. Предварительная обработка данных с помощью MetaboAnalyst 6.030 с использованием стандартных процедур нормализации, логарифмического преобразования и масштабирования по Парето для удовлетворения предположений ANOVA, таких как нормальное распределение и однородность дисперсии.
  3. Выполняйте многомерный статистический анализ с помощью Metaboanalyst, используйте метод Бенджамини-Хохберга для коррекции множественных тестов, чтобы учесть ошибки I типа, связанные с многочисленными биохимическими сравнениями, и гарантировать статистическую надежность.
  4. Используйте односторонний дисперсионный анализ (ANOVA) для сравнения результатов между группами. Различия между средними считались значимыми при p <0,05.
  5. Используйте дискриминантный анализ по методу наименьших квадратов (PLS-DA) для различения сопоставимых групп. Определите важность переменной в проекции (VIP) для всех соединений.
  6. Вычислите p-значения с помощью парного t-критерия Стьюдента для одномерного статистического анализа стандартизированных переменных.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Валидность и эффективность наших методов были обеспечены использованием биологических и технических репликатов, что позволило проводить последовательные и надежные измерения. Анализы показали низкую вариабельность, со стандартными отклонениями, как правило, менее 10%, что указывает на высокую повторяемость. Чтобы обеспечить точное количественное определение метаболитов, анализ ГХ-МС включал калибровочные кривые и внутренние стандарты. Все используемые методы основаны на широко принятых пр...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Данное исследование было запланировано для оценки токсического действия Cd на гонады морского ежа P. lividus путем анализа биохимических биомаркеров и активных метаболитов. Воздействие на P. lividus различных концентраций Cd вызывало реакцию на окислительный стресс. Эти результаты аналогичны предыдущим отчетам, указывающим на тесную корреляцию между повышенным уровнем антиоксидантов в местах обитания морских ежей и уровнем загрязняющих веществ.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Авторы выражают благодарность декану аспирантуры и научных исследований Университета Биша за поддержку этой работы в рамках Программы ускоренной поддержки исследований.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Сублимационная сушилкаBiobaseBK-FD12PT сублимационная сушкаЛиофилизация
Газовый хроматографAgilent TechnologiesГазовый хроматограф HP 6890Пламенно-ионизационный детектор (FID)
GC колонкаAgilent TechnologiesHP-5 (5%-фенил)-метилсилоксановая колонкаНеполярная  Рубрика  который обеспечивает превосходную производительность в широком спектре применений
Масс-спектрометрAgilent TechnologiesHP 5973 Масс-спектрометрQuadrupole MS

Ссылки

  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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Воздействие кадмияокислительный стрессантиоксидантная активностьгазовая хроматографиямасс-спектрометриятоксичность тяжелых металлов

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно

Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.