Luận án Nghiên cứu quá trình tích luỹ - Đào thải và ảnh hưởng của các kim loại nặng (As, Cd, Pb) đến hàm lượng cortisol trong cá điêu hồng (oreochromis sp.)

à ngày thứ 10 thôi ô nhiễm được trình bày trên hình 3.16 (xem số liệu trong phụ lục 24). Sau 10 ngày kể từ lúc bắt đầu thôi nhiễm As, lượng cortisol trong huyết tương cá đối chứng chỉ tăng thêm 4,7%. Lượng cortisol trong cá sống trong nước ô nhiễm As từ 1,00 đến 1,50 mg/L sau 10 ngày sống trong nươc sạch thì không khác biệt so với lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm khi mới bắt đầu sống trong nước sạch. Sau 10 ngày sống trong nước sạch, lượng cortisol trong cá sống trong nước ô nhiễm As 3,00 mg/L tiếp tục giảm và thấp hơn khoảng 29,8% so với lượng cortisol trong huyết tương 70 cá ô nhiễm khi mới bắt đầu sống trong nước sạch. Như vậy, hệ nội tiết của cá Điêu hồng đã bị tổn hại nghiêm trọng sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm As (từ 1,00 đến 3,00 mg/L), hoàn toàn không thể phục hồi trong vòng 10 ngày sống trong nước sạch. As là nguyên tố được xếp vào nhóm độc hại loại I gây ung thư cho con người và động vật. Độ độc cấp tính của As đối với cá Điêu hồng là 29,26 mg/L. As ảnh hưởng lâu dài đến sự tăng trọng lượng của cá Điêu hồng ngay cả khi cá ô nhiễm được sống trong nước sạch. Tích lũy As trong cá thí nghiệm tăng theo nồng độ As trong nước và thời gian. Quy luật tích lũy As trong cá như sau: Thịt > mang > gan. As gây rối loạn nội tiết của cá Điêu hồng theo kiểu ban đầu tăng sinh cortisol đáng kể sau đó giảm sinh đáng kể so với cá đối chứng. Cá ô nhiễm sau khi sống trong nước sạch đã đào thải As theo thứ tự mang > gan  thịt. Cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sống trong nước sạch không thay đổi hoặc giảm đáng kể so với lượng cortisol trong huyết tương cá khi còn sống trong nước ô nhiễm. Cá Điêu hồng sống 20 ngày trong nước ô nhiễm As (từ 1,00 đến 3,00 mg/L), đã bị tổn thương nghiêm trọng hệ nội tiết, hoàn toàn không thể phục hồi trong vòng 10 ngày sống trong nước sạch. 3.3. Nghiên cứu về Cd 3.3.1. Ngưỡng độc cấp tính của Cd (LC50 trong 96 giờ) 3.3.1.1. Phần trăm cá thí nghiệm chết trong 96 giờ do Cd Kết quả theo dõi ảnh hưởng của nồng độ Cd trong nước đến lượng cá chết trong vòng 96 giờ được trình bày trên hình 3.17 và phụ lục 25. Kết quả trên hình 3.17 cho thấy, cá chết ở tất cả các thí nghiệm trong vòng 96 giờ sống trong nước ô nhiễm Cd. Lượng cá chết tăng theo nồng độ Cd trong nước. Không có hiện tượng cá chết trong 72 giờ đầu tiên đối với thí nghiệm nước ô nhiễm 2,0 mgCd/L; kéo dài thời gian đến 96 giờ chết khoảng 13,3% cá thí nghiệm. Khi nồng độ Cd trong nước tăng từ 5 - 45 mg/L làm chết khoảng từ 26,7 đến 100,0% cá thí nghiệm trong 96 giờ. Không xảy ra hiện tượng cá chết ở các thí nghiệm đối chứng. 71 3.3.1.2. Ước tính ngưỡng độc cấp tính LC50 trong 96 giờ của Cd Hình 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ Cd trong nước đến số lượng cá thí nghiệm chết trong 96 giờ. Hình 3.18. Đồ thị ước tính giá trị LC50 trong 96 giờ của Cd đối với cá Điêu hồng y = 1,84x + 13,93 R² = 0,9569 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 T ỉ lệ c á ch ết ( % ) Nồng độ cadimi (mg/L) LC50 trong 96 giờ = 19,63 mg/L 72 Đồ thị tương quan giữa phần trăm cá thí nghiệm chết và nồng độ Cd trong nước; kết quả ước tính giá trị LC50 trong 96 giờ của Cd đối với cá Điêu hồng được trình bày trên hình 3.18 (xem số liệu trong phụ lục 26). Giá trị LC50 trong 96 giờ của Cd đối với cá Điêu hồng thí nghiệm là 19,63 mg/L. 3.3.2. Nghiên cứu độc mãn tính (sub-chronic) của Cd đối với cá Điêu hồng Trong nghiên cứu này, cá thí nghiệm (có trọng lượng ban đầu khoảng 300  1 gam) được nuôi trong nước nhiễm Cd có nồng độ khoảng từ 1/30 đến 1/10 của giá trị LC50 trong 96 giờ. Thời gian cá thí nghiệm sống trong nước ô nhiễm là 20 ngày (ô nhiễm), sau đó cá ô nhiễm được nuôi trong nước sạch 10 ngày (ngừng ô nhiễm). Theo dõi sự thay đổi trọng lượng cá, tích lũy Cd trong gan, mang, thịt cá và sự rối loạn cortisiol trong huyết tương cá. 3.3.2.1. Ảnh hưởng của Cd đến cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm (phơi nhiễm) a. Ảnh hưởng của Cd trong nước đến sự phát triển của cá Điêu hồng Sự thay đổi trọng lượng cá thí nghiệm theo thời gian được trình bày trong bảng 3.9. Trọng lượng cá đối chứng tăng theo thời gian, trong khi đó, trọng lượng cá sống trong nước ô nhiễm Cd không tăng hoặc tăng không đáng kể. Bảng 3.9. Ảnh hưởng của Cd trong nước đến trọng lượng cá Điêu hồng Thí nghiệm Khối lượng cá (gam) Ngày 4 Ngày 12 Ngày 20 Đối chứng 311 ± 4 329 ± 2 358 ± 5 Ô nhiễm 0,66Cd 307 ± 4 313 ± 5 319 ± 2 1,0Cd 307 ± 5 310 ± 4 312 ± 4 2,0Cd 305 ± 4 306 ± 3 309 ± 4 (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3)) Kết quả trong bảng 3.9 cho thấy tác hại của Cd đến sự sinh trưởng và phát triển của cá Điêu hồng rất rõ ngay cả ở nồng độ thấp. Quan sát quá trình phát triển của 73 cá đối chứng cho thấy cá rất khỏe mạnh, ăn bình thường. Trong khi đó, đối với cá sống trong nước ô nhiễm Cd, cá có dấu hiệu mệt mỏi, phản ứng chậm, ăn kém. Sau 12 và 20 ngày thí nghiệm, trọng lượng cá đối chứng tăng khoảng 9,7 và 19,3% so với thời điểm ban đầu, trong khi đó, trọng lượng cá sống trong nước ô nhiễm Cd 0,66 mg/L tăng khoảng 4,3 và 6,3% so với ban đầu. Khi nồng độ Cd trong nước cao (1,00 - 2,00 mg/L), trọng lượng cá sau 20 ngày thí nghiệm chỉ tăng từ 3,0 đến 4,0% so với thời điểm ban đầu (xem số liệu trong phụ lục 27). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của nhóm tác giả M Saeed Heydarnejad et al. (2013). Theo tác giả này, cá hồi (Oncorhynchus mykiss) sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ cao thì chậm lớn so với cá đối chứng và cá sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ thấp [160]. Xét về mặt cảm quan, quan sát hình dạng cá ô nhiễm cadimi trong 20 ngày ở các nồng độ 0,66 mg/L, 1,00 mg/L và 2,00 mg/L không thay đổi nhiều so với cá đối chứng. Tuy nhiên, màu sắc của mang cá ô nhiễm nhạt hơn so với cá đối chứng (xem hình 3.19). Hình 3.19. Hình ảnh mang cá đối chứng (ảnh trái) và mang cá sau 20 ngày ô nhiễm cadimi (ảnh phải). b. Sự tích lũy Cd của cá Điêu hồng Cấu trúc và chức năng sinh học của các bộ phận trong cơ thể khác nhau, do đó, khả năng tích lũy hoặc đào thải kim loại nặng cũng khác nhau. Mức độ tích lũy kim loại trong cơ thể cá tùy thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ môi trường, 74 độ tuổi của cá, thành phần hóa học của nước, thời gian cá sống trong nước ô nhiễm (dài hay ngắn), nồng độ kim loại trong nước (cao hay thấp), ...[161]. Hình 3.20. Tích lũy Cd trong mang cá theo thời gian. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng Cd trong mang cá ô nhiễm tăng đáng kể so với cá đối chứng (p < 0,05)) Tích luỹ Cd trong mang cá: Sự thay đổi hàm lượng Cd trong trong mang cá Điêu hồng theo thời gian được trình bày trên hình 3.20 (xem số liệu trong phụ lục 28). Mang cá là bộ phận kết nối trực tiếp giữa nước ô nhiễm và máu, khuếch tán liên tục oxy, duy trì cân bằng axít - bazơ và điều hòa ion [162, 163]. Nhờ có diện tích bề mặt lớn nên mang là nơi lưu giữ nhiều kim loại nặng. Trong nghiên cứu này, lượng Cd trong mang cá ô nhiễm cao hơn đáng kể so với Cd trong mang cá đối chứng. Tích lũy Cd trong mang cá càng nhiều khi nồng độ Cd trong nước càng cao. Sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm, tích lũy Cd trong mang cá khoảng từ 0,82 đến 1,44 mg/kg mang khô, cao hơn so với mang cá đối chứng từ 10 - 18 lần. 75 Tích luỹ Cd trong gan cá: Tích lũy Cd trong trong gan cá thí nghiệm được trình bày trên hình 3.21 (xem số liệu trong phụ lục 29). Hình 3.21. Tích lũy Cd trong gan cá theo thời gian. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng Cd trong gan cá ô nhiễm tăng đáng kể so với cá đối chứng (p < 0,05)) Tích lũy Cd trong gan cá sống trong nước ô nhiễm tăng theo nồng độ Cd trong nước. Kết quả trên hình 3.21 cho thấy, cá thí nghiệm sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ thấp (0,66 mg/L) và thời gian ngắn (4 ngày) thì tích lũy Cd trong gan cao hơn so với gan cá đối chứng khoảng 2 lần. Tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian sống trong nước ô nhiễm từ 12 đến 20 ngày, tích luỹ Cd trong gan cá ô nhiễm cao hơn so với gan cá đối chứng từ 8 - 21 lần. Cá thí nghiệm sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ cao (từ 1,00 đến 2,00 mg/L) trong thời gian ngắn (4 ngày), tích lũy Cd trong gan cá ô nhiễm cao hơn so với gan cá đối chứng từ 9 đến 10 lần; kéo dài thời gian sống trong nước ô nhiễm đến 20 ngày, tích lũy Cd trong gan cá ô nhiễm cao hơn gan cá đối chứng từ 23 đến 30 lần. Hàm lượng Cd trong gan cá ô nhiễm sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm là 1,84±0,17; 2,06±0,04 và 2,53±0,05 mg/kg tương ứng với 76 nồng độ Cd trong nước lần lượt là 0,66; 1,00 và 2,00 mg/L (xem số liệu trong phụ lục 29). Hình 3.22. Quá trình xâm nhập Cd vào bên trong cơ thể Hình 3.23. Tích lũy Cd trong thịt cá theo thời gian. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng Cd trong thịt cá ô nhiễm tăng đáng kể so với cá đối chứng (p < 0,05)). Gan là bộ phận tích lũy liên tục, chuyển hóa và loại bỏ độc tính của kim loại nhờ vào metallothionein. Metallothionein là một protein có vai trò vận chuyển, tích lũy và loại bỏ kim loại. Cd là kim loại độc hại không có chức năng sinh học. Cd có hành vi hoá học tương tự như Zn, vì vậy, Cd dễ dàng xâm nhập vào cơ thể nhờ 77 protein vận chuyển Zn [164]. Hình 3.22 minh họa con đường xâm nhập của Cd vào trong cơ thể. Tích luỹ Cd trong thịt cá: Hàm lượng Cd trong thịt cá ô nhiễm tăng theo thời gian và theo nồng độ Cd trong nước ô nhiễm (xem kết quả trình bày trên hình 3.23 và phụ lục 30). Khi nồng độ Cd trong nước tăng từ 0,66 đến 2,00 mg/L thì tích lũy Cd trong thịt cá sau 4, 12 và 20 ngày sống trong nước ô nhiễm lần lượt là 0,14 - 0,19 mg/kg, 0,15 - 0,24 mg/kg và 0,29 - 0,39 mg/kg. Sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm, tích lũy Cd trong thịt cá ô nhiễm cao hơn so với cá đối chứng khoảng từ 3,4 đến 4,6 lần. c. Quy luật tích lũy Cd trong cá Điêu hồng Hình 3.24. Quy luật tích lũy Cd trong cá Điêu hồng sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng Cd trong cá ô nhiễm tăng đáng kể so với cá đối chứng (p < 0,05)) Quy luật tích lũy Cd trong cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm được trình bày trên hình 3.24. Tích lũy Cd trong mang, gan và thịt cá tăng khi tăng nồng độ Cd trong nước và kéo dài thời gian sống trong nước ô nhiễm. Tích lũy Cd trong cá ô nhiễm theo thứ tự sau: Gan > mang > thịt. Tích lũy Cd trong gan cao hơn 78 mang và thịt cá khoảng từ 1,8 - 2,2 lần và 6,4 - 6,5 lần. Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Kah Hin Low et al. (2011) [132]. Theo tác giả này, hàm lượng kim loại nặng trong gan cá Điêu hồng đánh bắt ở Jelebu, Malaysia cao hơn so với mang và thịt. Điều này có thể được giải thích như sau, trong cơ thể gan đóng vai trò quan trọng trong việc tích trữ chất ô nhiễm, chuyển hóa chất ô nhiễm thành dạng ít độc hơn, khử độc tính của chất ô nhiễm bằng cơ chế tạo phức và loại bỏ hay đào thải chất ô nhiễm ra khỏi cơ thể (Evans, Dodoo et al. 1993) [150] [165-168]. d. Tương quan và tỷ lệ giữa lượng Cd tích lũy trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm và nồng độ Cd trong nước Hình 3.25. Tỷ lệ giữa tích lũy Cd trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm và nồng độ Cd trong nước Tỷ lệ giữa Cd tích lũy trong mang, gan, thịt cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm và nồng độ Cd trong nước được trình bày trên hình 3.25. Hình 3.25 cho thấy, tỷ lệ 𝐶𝑑𝑐á 𝐶𝑑𝐻2𝑂 càng thấp khi nồng độ Cd trong nước càng cao mặc dù lượng Cd tích lũy trong mang, gan và thịt cá tăng theo sự tăng nồng độ Cd 79 trong nước. Điều này giải thích như sau, khi nồng độ Cd trong nước thấp, cá chưa nhận biết ngộ độc nên chủ động trao đổi chất nhờ vậy mà Cd trong nước đi vào cơ thể cá qua 2 con đường chủ động và khuếch tán thụ động. Khi nồng độ Cd trong nước cao, cá nhận biết ngộ độc nên hạn chế trao đổi chất, lượng Cd đi vào cơ thể cá chủ yếu qua con đường khuếch tán thụ động. Lượng Cd đi vào cơ thể cá sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ cao nhiều hơn đáng kể so với cá sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ thấp. Tuy nhiên, sự gia tăng lượng Cd tích lũy trong cá không đáng kể so với sự gia tăng nồng độ Cd trong nước, vì vậy, tỷ lệ 𝐶𝑑𝑐á 𝐶𝑑𝐻2𝑂 giảm khi nồng độ Cd trong nước tăng. 3.3.2.2. Sự khử độc cadimi trong cơ thể cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm Bảng 3.10. Hàm lượng Cd ở dạng phức với MT so sánh với hàm lượng Cd tổng trong gan và thịt cá ô nhiễm Mẫu cá Tổng hàm lượng Cd (mg/kg) Hàm lượng Cd trong phức với MT (mg/kg) Tỉ lệ chuyển hóa % Gan 2,536 ± 0,053 1,517 ± 0,108 59,8 Thịt 0,394 ± 0,022 0,336 ± 0,019 85,3 Để nghiên cứu khả năng chuyển đổi dạng hóa học của Cd khi xâm nhập vào cơ thể cá Điêu hồng, các mẫu gan và thịt cá sống trong nước ô nhiễm Cd2+ trong 20 ngày được tiến hành phân tích hàm lượng Cd ở dạng phức Cd-MT rồi so sánh với tổng hàm lượng Cd để xác định mức độ chuyển hóa từ dạng ion vô cơ sang dạng hợp chất hữu cơ. Kết quả cho thấy, sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm Cd2+, ở gan và thịt cá Điêu hồng có sự chuyển hóa Cd từ dạng ion vô cơ Cd2+ thành dạng phức Cd-MT. Kết quả chuyển hóa Cd được trình bày trong bảng 3.10. Cadimi là kim loại độc, có thể xâm nhập vào cơ thể sống qua da, hệ hô hấp và hệ tiêu hóa. Trong cơ thể, metallothionein đóng vai trò quan trọng trong khử độc ion Cd2+ bằng cách tạo thành phức Cd-MT nhờ liên kết của nhóm – SH với ion cadimi để làm giảm độc tính của Cd. Trong đó, gan là cơ quan đóng vai trò tổng hợp phức 80 Cd-MT, đồng thời gan cũng đóng vai trò lưu trữ Cd dưới dạng phức Cd-MT, Cd- glutathion, Cd-cystein, Cd-protein. Các dạng phức của Cd được máu vận chuyển đến thận để bài tiết cùng nước tiểu và phân [169]. Kết quả nghiên cứu hàm lượng Cd trong dạng phức với MT được thể hiện trong bảng 3.10. cho thấy, khi cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm Cd, tỉ lệ chuyển hóa sang dạng phức Cd-MT trong gan chỉ chiếm 59,8% so với tổng hàm lượng Cd. Điều này được giải thích như sau: khi cá bị ô nhiễm Cd, lượng MT trong gan được dùng để tổng hợp phức Cd-MT, sau đó phức này sẽ được lưu giữ và tích lũy ở gan đồng thời theo máu đến các cơ quan khác để tích lũy và đào thải từ đó làm giảm độc tính của Cd. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Jung D. Park và cộng sự trên 2 loại chuột trong cơ thể có và không có MT. LD50 của Cd đối với chuột trong cơ thể có MT cao hơn 6,9 lần so với loại chuột không có MT [170]. Trong thịt, Cd tích lũy chủ yếu ở dạng phức Cd-MT (chiếm tỉ lệ 85,3%). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Shuresh A và cộng sự, khi nồng độ Cd trong nước ô nhiễm tăng thì hàm lượng MT trong thịt cá tăng [171]. Bởi vì thịt cá có khả năng tích lũy Cd dưới dạng phức Cd-MT từ gan theo máu chuyển đến thịt cá. Do đó tỉ lệ hàm lượng Cd-MT so với tổng hàm lượng Cd chỉ phụ thuộc vào ái lực của mô thịt đối với phức Cd-MT. 3.3.2.3. Ảnh hưởng của Cd đến cá Điêu hồng ô nhiễm sống trong nước sạch (thôi nhiễm) Sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm, cá được rửa sạch bằng nước cất và nuôi trong nước sạch (không chứa Cd). Độ pH, oxy hòa tan và chế độ thức ăn được duy trì như thí nghiệm trước đây. a. Sự thay đổi trọng lượng cá Điêu hồng Sự thay đổi trọng lượng cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch được trình bày trong bảng 3.11. Quan sát quá trình phát triển của cá đối chứng không thấy cá có dấu hiệu mệt mỏi. Trong khi đó, đối với cá ô nhiễm Cd, mặc dù được sống trong nước sạch nhưng vẫn có dấu hiệu tương đối mệt mỏi, phản ứng chậm, ít bơi lội và ăn rất ít. Sau 10 ngày kể từ lúc thôi nhiễm Cd, trọng lượng cá đối chứng tăng 12,3%, trong khi đó, trọng lượng cá sống trong nước ô nhiễm Cd nồng độ từ 0,66 đến 1,00 mg/L chỉ tăng khoảng từ 3,2 đến 4,7%; đặc biệt trọng lượng 81 cá sống trong nước ô nhiễm Cd 2,00 mg/L chỉ tăng 1,9% so với trọng lượng cá ô nhiễm khi mới bắt đầu sống trong nước sạch. Điều này cho thấy độc tính và tác hại kéo dài của Cd đối với cá Điêu hồng. Bảng 3.11. Sự thay đổi trọng lượng cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch Thí nghiệm Khối lượng cá khi bắt đầu sống trong nước sạch (g) Khối lượng cá sau 10 ngày sống trong nước sạch (g) Tăng trọng lượng cá (%) Đối chứng 358 ± 5 402 ± 8 12,3 Ô nhiễm 0,66Cd 319 ± 2 334 ± 5 4,7 1,0Cd 312 ± 4 322 ± 3 3,2 2,0Cd 309 ± 4 315 ± 3 1,9 (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3)). b. Sự đào thải Cd của cá Điêu hồng Hàm lượng Cd trong mang, gan và thịt cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch được trình bày trong hình 3.26 và xem số liệu trong phụ lục 31. Độ giảm lượng Cd trong cá sau 10 ngày sống trong nước sạch được trình bày trong bảng 3.12. Bảng 3.12. Phần trăm Cd đào thải sau 10 ngày cá ô nhiễm sống trong nước sạch Thí nghiệm Tỷ lệ đào thải (%) Mang Gan Thịt Ô nhiễm 0,66Cd 54,3 34,2 48,9 1,0Cd 33,8 26,4 27,8 2,0Cd 46,0 28,1 30,5 Hàm lượng Cd trong mang, gan và thịt cá sau 10 ngày sống trong nước sạch đã giảm đáng kể so với hàm lượng Cd trong cá ô nhiễm. Không có sự thay đổi về hàm lượng Cd trong cá đối chứng. Sau 10 ngày kể từ lúc thôi sống trong nước ô nhiễm 82 Cd, trọng lượng cá thí nghiệm chỉ tăng < 4% trong khi đó hàm lượng Cd trong mang, gan và thịt cá giảm từ 26 đến 54%. Tốc độ tăng trọng lượng của cá thí nghiệm nhỏ hơn đáng kể so với tốc độ giảm Cd trong mang, gan và thịt cá, như vậy lượng Cd trong cá ô nhiễm giảm là do quá trình đào thải Cd của cá. Thứ tự đào thải Cd như sau: Mang > thịt > gan. Hình 3.26. Sự thay đổi hàm lượng Cd trong cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng Cd trong cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch giảm đáng kể so với khi mới bắt đầu sống trong nước sạch (p < 0,05)) Sự đào thải kim loại có liên quan đến chức năng của từng bộ phận trong cơ thể. Mang cá tiếp xúc trực tiếp với môi trường nước, do chênh lệch hàm lượng Cd giữa mang cá và môi trường nước nên Cd dễ dàng di chuyển từ mang vào trong nước do đó độ giảm Cd trong mang nhiều (33 - 54%). Trong cơ thể động vật, gan có chức năng tích lũy, chuyển hóa sinh học và đào thải kim loại nhờ các protein vận chuyển liên kết với kim loại như metallothionein (MT) [165-168]. Bởi vì giữ 83 chức năng thải độc nên kim loại nặng từ các bộ phận khác trong cơ thể sẽ được chuyển đến gan [172, 173], do đó, hàm lượng Cd trong thịt cá Điêu hồng ô nhiễm trong nghiên cứu này giảm nhanh hơn so với gan cá. Cơ chế loại bỏ Cd ở gan trình bày trong hình 3.27. Hình 3.27. Cơ chế loại bỏ Cd 3.3.2.4. Ảnh hưởng của Cd trong nước đến sự thay đổi cortisol trong huyết tương cá Điêu hồng Cortisol đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa nhanh đường, chất béo để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nó còn là chất duy trì cân bằng nội môi để đáp ứng với trạng thái căng thẳng của sinh vật. Đối với sinh vật, căng thẳng kéo dài có thể gây bệnh hoặc chết. Cortisol là một trong những chỉ thị thường dùng để đánh giá mức độ căng thẳng trên cá [174]. Cá sống trong nước ô nhiễm kim loại nặng dễ bị căng thẳng dẫn đến rối loạn (tăng sinh hoặc giảm sinh) cortisol [175]. a. Sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá sống trong nước ô nhiễm (phơi nhiễm) Trong nghiên cứu này, cortisol trong huyết tương được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng Cd trong nước đến mức độ căng thẳng của cá. Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá Điêu hồng ở ngày thứ 4, 12 và 20 kể từ lúc bắt đầu sống trong nước ô nhiễm Cd được trình bày trên hình 3.28 (xem số liệu trong phụ lục 32). Kết quả trên hình 3.28 cho thấy, Cd gây căng thẳng cho cá ngay cả khi nồng độ Cd trong nước thấp. Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá Điêu hồng 84 ô nhiễm thấp hơn đáng kể so với cá đối chứng. Nồng độ Cd trong nước càng cao và càng kéo dài thời gian sống trong nước ô nhiễm thì lượng cortisol trong huyết tương cá càng thấp. Hình 3.28. Ảnh hưởng của Cd đến sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá sống trong nước ô nhiễm. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng cortisol trong máu cá ô nhiễm giảm đáng kể so với cá đối chứng (p<0,05)). Cá sống trong nước ô nhiễm hóa chất thường bị kiệt sức do rối loạn cortisol [164,165]. Lượng cortisol trong cơ thể cá có liên quan trực tiếp đến nồng độ chất độc và loại chất độc có nước. Chất độc trong nước sẽ tác động lên một loạt các bộ phận như tuyến yên, vùng dưới đồi và tuyến thượng thận làm giảm sinh hóc-môn kích thích tuyến thượng thận để giải phóng ra cortisol [176, 177]. Một số chất hóa học tác động lên chuỗi phản ứng chuyển hóa nên trực tiếp ảnh hưởng đến thần kinh và chức năng bên trong các mô [178]. Một số nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng Cd gây rối loạn cortisol trong cơ thể sinh vật. Đối với cá Anguilla rostrata lesueur, Cd gây tăng 85 hàm lượng cortisol, trong khi đó, Cd gây giảm hàm lượng cortisol đối với cá Oncorhynchus mykiss ở nồng độ ô nhiễm cao [124, 179]. Cadimi làm gia tăng hàm lượng cortisol trong huyết tương cá Oreochromis mossombicus [180]. Nghiên cứu của Ricard et al. (1998) cho thấy Cd làm tăng lượng cortisol trong huyết tương cá O. Mykiss trưởng thành nhưng không ảnh hưởng lên cá con [124]. Ngược lại, không có dấu hiệu rối loạn cortisol trong cá S. salar và Cyprinus carpio sống trong nước ô nhiễm Cd [126, 181]. Hình 3.29. Độ giảm hàm lượng cortisol trong cá ô nhiễm so với cá đối chứng ở ngày thứ 4, 12 và 20 kể từ lúc bắt đầu sống trong nước ô nhiễm Cd. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3)) Độ giảm cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm so với cá đối chứng ở ngày thứ 4, 12 và ngày thứ 20 kể từ lúc bắt đầu sống trong nước ô nhiễm Cd được trình bày trong hình 3.29. Nồng độ Cd trong nước càng cao và thời gian sống trong nước ô nhiễm càng dài thì độ giảm cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm so với cá đối chứng càng lớn. Sau 4 ngày sống trong nước ô nhiễm, cortisol trong cá ô nhiễm giảm từ 41 đến 53% so với cá đối chứng. Kéo dài đến ngày thứ 20 kể từ lúc ô nhiễm, cortisol trong cá ô nhiễm giảm từ 78 đến 91% so với cá đối chứng. 86 b. Sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sống trong nước sạch (thôi nhiễm) Hình 3.30. Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ở ngày thứ 20 ô nhiễm và ngày thứ 10 ngày thôi ô nhiễm Cd. (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (n=3); * Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá sau 10 ngày sống trong nước sạch tăng đáng kể so với khi mới bắt đầu sống trong nước sạch (p < 0,05)) Sau khi sống trong nước ô nhiễm Cd, cá ô nhiễm được nuôi trong nước sạch 10 ngày để đánh giá mức độ hồi phục của cá dựa trên kết quả định lượng cortisol trong huyết tương. Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá trong giai đoạn thôi nhiễm được trình bày trong hình 3.30. Sau 10 ngày cá ô nhiễm sống trong nước sạch, hàm lượng cortisol trong huyết tương cá tăng đáng kể (21,0 - 64,4%) so với hàm lượng cortisol trong cá ô nhiễm khi mới bắt đầu sống trong nước sạch (xem số liệu trong phụ lục 33). Sự tăng hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch cho thấy, cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm Cd (0,66 - 2,00 mg/L) trong vòng 20 ngày chưa bị hỏng hệ nội tiết (endocrine system). 87 Cd là kim loại độc hại, độ độc cấp tính của Cd đối với cá Điêu hồng là 19,6 mg/L. Cd ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của cá Điêu hồng ngay cả khi cá ô nhiễm được sống trong nước sạch. Tích lũy Cd trong cá thí nghiệm tăng theo nồng độ Cd trong nước và thời gian. Quy luật tích lũy Cd trong cá như sau: Gan > mang > thịt. Cd gây rối loạn nội tiết của cá Điêu hồng theo kiểu giảm sinh cortisol đáng kể so với cá đối chứng. Cá ô nhiễm sau khi sống trong nước sạch đã đào thải Cd, thứ tự đào thải của Cd trong cá ô nhiễm như sau: Mang > thịt > gan. Cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sống trong nước sạch đã tăng lên đáng kể so với lượng cortisol trong huyết tương cá khi còn sống trong nước ô nhiễm. Sự tăng hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sống 10 ngày trong nước sạch cho thấy, cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm Cd (0,66 - 2,00 mg/L) trong vòng 20 ngày chưa bị hỏng hệ miễn dịch. 3.4. Nghiên cứu về chì 3.4.1. Ngưỡng độc cấp tính của Pb (LC50 trong 96 giờ)