Bioaccumulation of Heavy Metals in Ruditapes philippinarum

바지락 (Ruditapes philippinarum) 의 중금속 축적에 관한 연구

The present study was conducted to confirm that a bivalve Ruditapes philippinarum can be used as a biomarker for the monitoring of the heavy metal pollution in the silt of the marine environment. The clams were collected from the silt of Cheonsu-bay, Buheung-ri, and Tan-island of the West Sea, Korea. To observe the normal structures of the target organs (hepatopancreas and gill), they were dissected out for the immunohistochemical study and the electron microscopy with TEM, SEM, and SEM-EDS. The immunohistochemical study showed that the interdiverticular connective tissues of the hepatopancreas, and the outer epithelium of the gill lamellae was strongly reacted to anti-metallothionein (MT), indicating the presence of MT, a metal-binding protein, involved in metal detoxifying process. According to the examinations under the TEM, the epithelial cells of the hepatopancreas of the clams collected from polluted area (Tan-island) showed certain changes such as swollen rER, swollen nuclear envelope and inclusion bodies in the nulcei. In the SEM-EDS analysis, tissue of the hepatopancreas showed relatively higher concentration of S, Zn, and Cd. These elements are supposed to be concerning with the MT-reaction in the hepatopancreas. Considering that the coastal bivalve R. philippinarum showed immediate subcellular responses to heavy metal pollution in the overall experiments conducted, this species might act as one of efficient biomarkers for the heavy metal contamination in the marine environment.

바지락의 중금속의 농축 방식 및 해독기작을 연구하기 위해 소화선, 소화관 및 아가미등 세 기관을 선택하여 면역조직화학적 방법, 미세구조적 연구 그리고 SEM-EDS를 사용한 MT와 중금속의 분포 양상을 지역별로 채집한 샘플과 Cd-Cu에 시간별로 노출시킨 샘플에서 각각 살펴보았다. 중금속에 의해 유도된 MT 단백질이 면역조직화학적인 방법에 의해 붉은 색으로 표지되었다. 노출시간이 길어질수록 간췌장에서는 diverticula의 외곽으로 강한 반응을 보였으며, 아가미에서는 중금속의 노출시간이 길어질수록 노출되지 않은 조직에 비해 전반적으로 더 넓은 지역에서 강하게 반응을 보였다. 간췌장과 아가미를 투과전자현미경으로 관찰한 결과 중금속(Cd) 에 더 오래 노출될수록 세포질에서 inclusion body와 중금속으로 추정되는 과립들을 다수 관찰할 수 있었으며, 핵막이 swelling 되는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한 발달된 조면 소포체와 미토콘드리아가 관찰되었다. SEM-EDS 결과 중금속의 분포 양상이 지역별로 상당히 상이한 결과를 나타났는데, 이는 지역별로 중금속의 오염정도와 오염원이 되는 중금속의 종류가 다르기 때문으로 추측된다. 그리고 지역별로 채집한 바지락을 이용한 실험과 S와 Zn의 수치가 높게 나타나는 것으로 보아 MT가 관여하고 있음을 간접적으로 확인할 수 있었다.