综述：隐形危害：个人护理产品对两栖动物的有害影响

《Aquatic Toxicology》：Hidden Hazard: The Detrimental Effect of Personal Care Products on Amphibian Species

本综述系统回顾了个人护理产品（PCPs）中多种污染物（如抗菌剂、金属纳米颗粒、对羟基苯甲酸酯等）对两栖动物物种的毒性效应，揭示了其导致的死亡率上升、发育畸形、氧化应激及内分泌干扰等严重危害，强调了该类污染物因其伪持久性对水生-陆生关键类群构成的生态风险，为环境监管与保护策略提供了紧迫的科学依据。

　　

1. 引言

1.1. 个人护理产品：废弃物与环境

全球人口增长导致对个人护理产品（PCPs）的需求和消费量上升，随之而来的是每日排入环境的废弃物增加，其中含有大量合成物质的水体污染已成为一个显著问题。在环境污染物的大类别中，药品和个人护理产品（PPCPs）是一类在淡水生态系统中尤为普遍的污染物。然而，科学文献更多地关注药品对水生群落的影响，而非PCPs。事实上，在所有相关主题的科学产出中，仅约15%专注于分析PCPs在环境中的效应。

PCPs指的是一组含有化学化合物的产品，主要用于清洁、改善外观和个人健康。重要的PCPs包括牙膏、防晒霜（尤其是其中的紫外线吸收剂）、面霜和身体乳、合成香料、洗发水、洗涤剂和化妆品。欧盟自1976年起开始规范PCPs市场，将其定义为“任何旨在接触人体外部各部位、牙齿和黏膜的物质或制剂，以达到清洁、改变外观、增香或保护的目的。”全球PCPs市场，特别是化妆品市场，规模巨大且持续增长，预计到2030年销售额将增长7.7%。COVID-19大流行后，消费者对更健康替代品的需求进一步推动了市场增长。

并非所有PCPs及其化合物都被认为是环境持久性污染物。然而，由于其持续排入生态系统以及其成分的扩散速度超过降解能力，它们具有伪持久性，对生物群落的潜在影响未知。此外，PCPs成分信息不透明，使得消费者无法做出明智选择，导致这些产品频繁进入环境。

关于PCPs对物种影响的科学文献主要集中在无脊椎动物和鱼类上。在Scopus数据库中的检索结果显示，约有1057篇文献主要关注PCPs化合物共存于环境中的有害影响。然而，当使用“Personal AND Care AND Products AND Effect AND on AND Amphibians”作为关键词时，相关文献数量降至19篇。因此，本综述旨在调查关于PCPs对两栖动物物种有害影响的科学文献，因为它们连接着水生和陆地环境。

1.2. 两栖动物作为模式生物

尽管在两栖动物中研究PCPs的趋势呈上升态势，但其使用频率仍然不高。两栖动物具有双重生活周期（水栖和陆栖），这使它们成为科学研究中有价值的模型，在发育生物学、遗传学、毒理学和免疫学等领域发挥着关键作用。

两栖动物物种在大约3.7亿年前的泥盆纪晚期从水生生活过渡到陆生生活，并在石炭纪成为陆地上的优势类群。大多数两栖动物的生命周期特征是最初的幼虫/蝌蚪阶段为水生阶段，成年阶段则过渡到陆地生活。

自20世纪中期以来，研究人员（包括生态学家和毒理学家）越来越多地利用两栖动物物种作为模式生物，因为它们对化学化合物敏感。它们占据不同的营养生态位，从而成为最低和最高营养级之间的连接环节，通常在生态系统中形成最丰富的群落，便于进行可重复的分析。因此，它们对水和土壤污染物敏感，成为识别有害效应和环境压力的有效指标。两栖动物幼虫对环境污染物的敏感性与鱼类相当。它们皮肤的可渗透性、外部受精过程和无壳卵使这些动物特别容易受到污染物毒性的影响。幼虫的水生生活使它们可能暴露于影响其生理表现的化学物质中。此外，两栖动物被认为是理解可能影响动物和人类疾病的优秀模型生物。

在两栖动物物种中，爪蟾属（Xenopusspp.）自1950年代起被引入用于生态毒理学、环境应激、生物变异性和遗传学研究，因为它易于饲养和繁殖，能产生大量胚胎（多达2300个，超过小鼠），且全年可用。例如，目前超过50%涉及纳米材料的两栖动物研究使用爪蟾属作为模式生物。在欧洲，常用的两栖动物模式生物包括青蛙林蛙（Rana temporaria）以及有尾目动物的胚胎，特别是冠北螈属（Triturus）的胚胎。然而，第一个完成基因组测序的无尾目动物是热带爪蟾（Xenopus tropicalis），其完全水生的生命周期使其成为研究水中溶解化学物质的理想模型生物。

使用两栖动物作为模式生物的优势，除了上述之外，还包括它们在实验室中易于维护、外部发育快速、操作简单以及能够进行体外培养。此外，两栖动物（尤其是爪蟾属）表现出的快速发育允许在其生命周期的早期阶段进行短期内的精确分析，这符合欧洲指令240/2010设定的胚胎发育指南。

1.3. 文献检索与策略

本文检索的数据库包括Web of Science、Scopus、PubMed以及搜索引擎Google Scholar。选定数据库和搜索引擎后，进行了检索以确定PCPs的主要类别（抗菌剂、对羟基苯甲酸酯、多环麝香、水溶性聚合物、金属纳米颗粒、紫外线吸收剂、表面活性剂）。在所有数据库和搜索引擎中使用了相同的关键词组合。

筛选相关文献后，纳入和排除标准如下：排除那些主要焦点不是PCPs或其成分的影响、具有不同目标（如评估某种病理或专注于元素而非两栖动物物种）的论文、重复论文以及非英语文献。在阅读全文和验证纳入标准应用之前，进行了摘要筛选。所评估记录的参考文献列表也被纳入分析，认为重要且符合本综述目标的文章也在正文中引用。

检索阶段结束时，共筛选出38篇论文并在下文中进行报告。

2. 个人护理产品中主要化合物暴露对两栖动物物种的影响

2.1. 抗菌剂：三氯生的案例

在PCPs配方中，三氯生（TSC）是一种合成化合物，是使用和研究最广泛的抗菌剂。作为一种重要的杀菌剂，其环境行为尚未被完全了解。然而，在COVID-19大流行期间，消毒剂需求的上升增加了TSC化合物在生态系统中的积累。

在两栖动物方面，第一项关于TSC效应的研究是在林蛙（Rana pipiens）幼虫上进行的，暴露于230 μg/L的浓度下24天。随后在2005年，对美洲蟾蜍（Bufo americanus）进行了第二次测试，暴露于2.3 μg/L的浓度下两周。在最初的研究中，与对照组相比，林蛙幼虫表现出活动能力降低，表现为惊吓反应变慢和更高的死亡率。类似地，美洲蟾蜍在TSC暴露后的存活率百分比低于对照组，与先前死亡率增加的结果一致。

第一项生理学测试则是由Palenske等人于2010年对三种北美幼虫物种进行的，同时检查了爪蟾（X. laevis）的发育。测试使用的浓度范围为31至750 μg/L（暴露96小时）。研究强调了三种幼虫物种的平均致死浓度（LC₅₀）。相反，对爪蟾的测试显示，在47、125和187 μg/L浓度下心率显著增加，而在375 μg/L浓度下心率降低。

在过去十年中，更多的参数开始被分析。例如，Regnault等人对热带爪蟾（X. tropicalis）雄性样本进行了体内测试，以研究参与代谢、性和免疫过程的基因转录。青蛙暴露于10 μg/L的浓度下24小时。研究揭示了几个显著结果。首先，糖异生基因PCK1和G6PC的mRNA水平增加，脂肪酸合酶基因上调；另一方面，观察到PPARGC1A转录、葡萄糖激酶基因和肌动蛋白α2 mRNA水平降低。在另一项由Chai等人进行的研究中，检查了TSC在10至150 μg/L浓度下对中华大蟾蜍（Bufo gargarizans）胚胎的影响。在144小时的暴露期后未观察到死亡；然而，在包裹卵的胶质膜丢失后记录了死亡率增加。其他关于两栖动物的研究也观察到了胶质膜丢失后死亡率上升的现象，支持了这一发现。此外，TSC对胚胎的长度和体重产生了负面影响，显示减少，而畸形的发生率增加。

在细胞水平上，TSC对沼蛙（Pelophylax ridibundus）和爪蟾线粒体的影响也进行了研究。对沼蛙的研究揭示了分离的肝线粒体复杂的功能障碍，呼吸链复合体II受到抑制导致耗氧量减少。在爪蟾上进行的体内测试（浓度为0.5、1和2 mg/L）也观察到了改变。样本确实表现出剂量依赖性效应。暴露于最高浓度的动物在4天后死亡，显示肝组织损伤伴有出血增加和黑色素巨噬细胞数量增加。进一步的发现包括渗透抵抗力降低以及线粒体呼吸链复合体II和III的活性受到抑制。

2.2. 对羟基苯甲酸酯

对羟基苯甲酸酯类是另一个引起科学界相当关注但在两栖动物中研究不足的类别。过度用于食品和PCPs的它们具有生物累积潜力并对水生物种产生毒性。

最近，评估了丁酯（BTP）、甲酯（MTP）和丙酯（PPP）对爪蟾胚胎的影响。研究显示，在最高浓度下，100%的胚胎死亡，在5000 μg/L的MTP和1000 μg/L的BTP下死亡率升高。对羟基苯甲酸酯暴露也负面影响了孵化率和畸形，最常见的畸形包括全身变形和心脏水肿。同一项工作还证明了当胚胎暴露于MTP时，cyp19a1基因的下调。在另一项研究中，调查了BTP诱导的氧化应激。结果显示，在较低浓度下暴露96小时后死亡率为10%，在最高浓度下为80%。然而，最有趣的结果出现在抗氧化基因的mRNA表达上，暴露12小时后Nrf2、TOR和S6K1的mRNA表达显著增加，而Keap1和4E-BP1基因的表达显著降低。此外，在JAK-STAT通路反应的mRNA中也观察到了基因表达的改变。

2.3. 多环麝香

在PCPs中，多环麝香通常作为低成本香料添加。其中，最主要的有麝香酮（MK）、二甲苯麝香（MX）或吐纳麝香（AHTN）。尽管这些合成化合物被广泛使用，但关于它们对两栖动物影响的研究很少，并且作品之间存在相当大的时间间隔。

第一项研究是由Chou和Dietrich在爪蟾的早期生命阶段上进行的，暴露于三种硝基麝香（MK、MX和麝香烯（MM））在400 μg/L的浓度下96小时。结果显示，在所有三种使用的麝香中暴露11天后，存活率降低（约20%），并且在实验阶段结束时整个身体中硝基麝香发生生物累积。然而，作者得出结论，所使用的化学品对两栖动物没有危险。除了这项初步研究的结果外，Pablos等人证明，暴露于佳乐麝香（HHCB）导致爪蟾蝌蚪在两周后发育加速，影响了变态阶段并显示出组织学变化。此外，Li等人研究了AHTN对黑斑侧褶蛙（Rana nigromaculata）的影响，显示该无尾两栖类物种在测试使用的物种中敏感性较高，LC₅₀评估为197.6 μg/L。

2.4. 水溶性聚合物

近年来，研究对环境影响较小的新物质用于PCPs配方的趋势导致水溶性聚合物（如聚乙烯醇和聚乙二醇）的使用增加，这些物质可能成为生态系统中的伪持久性剂。这种日益增长的存在引起了对水生生群落，特别是无脊椎动物和鱼类安全性的担忧。

关于水溶性聚合物对两栖动物影响的研究，Nascimiento等人专注于聚乙二醇（PEG-8000）对柯维氏跗蛙（Physalaemus cuvieri）蝌蚪的亚致死毒性。实验涉及受精后27天的蝌蚩，暴露于两种浓度的PEG-8000下72小时。实验阶段结束后，评估了氧化应激生物标志物和神经毒性改变。主要检测结果包括活性氧（ROS）产生增加，表现为过氧化氢酶（CAT）活性升高，以及乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）的增加。总体而言，与较低浓度相比，较高浓度的结果更为明显。此外，还在爪蟾胚胎上评估了PEG-8000的效果，同时研究了另外两种不同尺寸的聚乙二醇（PEG）和两种不同尺寸的聚乙烯醇。在暴露于七种浓度后，青蛙胚胎在所有测试的化合物和尺寸中都表现出高死亡率和畸形发生率（包括心脏水肿、尾部和脊柱畸形、色素沉着过度和器官发育不全）。此外，在暴露52小时后，每分钟心跳次数也出现显著改变。

2.5. 金属纳米颗粒

纳米材料是结构小于100纳米的化合物，有助于PCPs的配方，特别是化妆品、杀虫剂和防晒霜。金属纳米颗粒（NPs）的使用对PCPs配方研究构成了相当大的挑战，但早在2014年，就观察到大约32个国家有超过1800种产品含有金属NPs。最常使用的金属包括银（Ag）、锌（Zn）、硅（Si）、镉（Cd）、铁（Fe）、钛（Ti）、铜（Cu）、金（Au）和汞（Hg）的NPs，已证明它们一旦进入环境会对水生生群落产生不利影响。

关于暴露于金属NPs对两栖动物造成的后果，Nations等人分析了四种NPs（Fe₂O₃、TiO₂、ZnO、CuO）对爪蟾胚胎的影响，应用FETAX方案96小时。结果显示，在所使用浓度下，Fe₂O₃和TiO₂在生命最初96小时内对死亡率和畸形没有产生负面影响；然而，暴露于Zn和Cu导致胚胎畸形率分别在0–81%和33%的范围内。最高畸形百分比记录在Zn分析中为31.6 mg/L浓度，Cu分析中为1000 mg/L浓度。这些特别是轴/尾、肠道、头部和眼睛的异常。

ZnO是Hinther等人早一年分析的化合物之一，他们旨在研究纳米金属暴露对牛蛙（Lithobates catesbeiana）蝌蚪鳍组织中应激和甲状腺激素信号传导的影响。研究中，使用qPCR测试评估了在ZnO和Ag存在下TRβ、RLKI、CAT和HSP30的基因表达。Hinther等人在他们的工作中证明了HSP30和CAT在银暴露后发生改变，表明在2.75 mg/L浓度下出现细胞应激，但暴露于ZnO的细胞中没有观察到效应。然而，TRβ和RLKI在ZnO和Ag暴露后都发生了改变，前者转录增加，后者转录减少。

后来，另一项研究调查了Cd对两栖动物的影响，特别是对泽蛙（Rana limnocharis）蝌蚪的影响。结果证明了死亡率的剂量和时间依赖性增加，最高浓度在暴露两周后导致100%死亡率。用0.2 mg/L处理的组别中，变态受到不利影响。此外，同一测试中，Cd暴露诱导了泽蛙红细胞中微核的出现。

同年，对暴露于钴（Co）和Zn的沼蛙进行的毒理学分析强调了应激反应，包括高水平的ROS产生、溶酶体膜不稳定和改变的胆碱酯酶活性。对蝌蚪进行的二氧化硅NPs的急性毒性进行了评估。实验阶段后，强调了蝌蚪对低浓度二氧化硅NPs的敏感性（LC₅₀ = 0.0251 mg/L），表现为GST活性增加，观察到双核、无核红细胞、肾形、多微核和无核红细胞。

最近，Murthy等人、Carotenuto等人和Najibzadeh等人分别分析了Cr、Si、Ag、Au和Zn对斑腿树蛙（Polypedates maculatus）、爪蟾和贝氏蛙（Phelophylax bedriagae）的有害影响。结果强调了银和锌在血液、肝脏、肾脏和骨骼中的存在；此外，参数如红细胞、白细胞、生化标志物和氧化应激标志物显著增加。Cr、Si、Zn和Hg也在贝氏蛙的上消化道中被检测到。关于金和银纳米颗粒，观察到它们对爪蟾胚胎产生负面影响，导致软骨（头部和鳃弓）畸形、脱色和肠道刷状缘损伤。此外，在Carotenuto等人的研究中，观察到在5 mg/L暴露水平下存在金和银时心跳改变（心动过缓和心动过速）。

2.6. 紫外线吸收剂

除了抗菌剂，防晒霜中存在的紫外线吸收剂类别是科学文献中关注的主要议题之一，因为它们直接且最容易进入环境。已经确定，水生环境中的紫外线吸收剂是珊瑚礁中珊瑚白化的主要促成因素之一。然而，在大多数州，在PCPs配方中使用如奥克立林和氧苯酮等紫外线吸收剂仍然是允许的。只有某些管辖区，如帕劳共和国、美属维尔京群岛和夏威夷岛，实施了使用紫外线吸收剂的法规。

在这种情况下，很少有研究关注该类别的有害影响。2004年，Kunz等人首次分析了4-甲基亚苄基樟脑（4-MBC）和3-亚苄基樟脑（3-BC）对爪蟾蝌蚪的影响，暴露于1、5和50 μg/L的浓度下35天。研究显示，在分析性别比和性腺形态时，对蝌蚪的变态阶段没有影响。尽管这些初步有利的发现表明紫外线吸收剂对爪蟾缺乏毒性，但随后由Martins等人对佩雷斯蛙（P. perezi）胚胎进行的分析强调，与对照组相比，暴露于0.013 mg/L浓度的胚胎中GST活性更高。

使用爪蟾胚胎，Haselman等人调查了二苯酮-2（BP-2）在1.5、3.0和6.0 mg/L浓度下的影响，时间长达变态后两个月。一些结果显示，暴露于6.0 mg/L浓度的胚胎死亡率增加和发育延迟，以及在3.0和6.0 mg/L浓度下幼体生长减少。此外，在甲状腺组织上观察到显著效应，包括滤泡细胞肥大、腺体肥大和增生。还注意到，100%用3.0和6.0 mg/L BP-2处理的性反转遗传雄性仅显示卵巢组织。肾脏和肝脏也发现受到不利影响。最近，Li等人对爪蟾模型生物进行了最准确的二苯酮型紫外线吸收剂效应分析，强调与对照组相比，BP处理的雄性性腺大小下降，睾丸面积减少；dmrt1和cyp17a1基因的表达改变（降低），导致爪蟾睾丸分化中断。

2.7. 表面活性剂

在现有文献中，用于PCPs配方的合成化合物大类之一，并且关于其对两栖动物物种影响的研究最为广泛的，是表面活性剂类别，其分为阴离子、阳离子和非离子型。这些表面活性剂的例子包括硫酸盐化合物（烷基苯磺酸盐、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚醚硫酸酯钠等）和季铵盐化合物（西吡氯铵、季铵盐-15），这些通常在水生无脊椎动物和鱼类中进行研究。

关于表面活性剂和两栖动物的最早研究之一是在1980年对林蛙进行的，评估了暴露于烷基苯磺酸盐（LAS）后皮肤电生理电位的衰减。随后，对爪蟾和LAS的进一步研究确定了肾组织上皮细胞中钙的细胞内浓度增加和细胞膜通透性的改变。最近，进行了涉及牛蛙（Lithobates catesbeianus）蝌蚪暴露于LAS的研究。动物暴露于0.5 mg/L的浓度下96小时，以评估心脏生物标志物和肝毒性。作者观察到LAS暴露后活动水平和心率下降，但由于心肌肥大导致相对心室质量增加，并且他们注意到肌细胞直径增加。此外，肝毒性测试强调了肝窦扩大、肝细胞空泡化、肥大细胞面积增加以及黑色素巨噬细胞中含铁血黄素百分比增加。

关于过去几年中用于PCPs配方的硫酸盐基化合物，利用爪蟾细胞和胚胎评估了月桂醇聚醚硫酸酯钠（SLEnS）和十二烷基硫酸钠（SLS）的效果。在SLEnS的测定中，细胞暴露于六种测试化合物的变体下48小时。细胞活力每隔24小时评估一次。结果显示LC₅₀在0.398和0.554 mg/L之间，并强调与具有更多环氧乙烷单元的变体相比，具有较少环氧乙烷单元的变体具有高细胞毒性效应。在另一项研究中，Zicarelli等人将爪蟾胚胎暴露于六种浓度的SLS（范围从0.1到15 mg/L）以评估主要胚胎毒性终点，揭示了在测试的最高浓度下显著死亡率和孵化延迟。在暴露24小时后，在1、5、10和15 mg/L浓度下暴露的胚胎中也观察到水肿、身体畸形以及尾部和脊柱畸形的增加。此外，近年来，由Corrie等人进行了一项关于磺基琥珀酸二辛酯钠（DOSS）作为甲状腺激素内分泌活性潜在干扰剂的研究。研究中，通过注射2 pmol/g体重和20 pmol/g体重来诱导变态，并评估了增加浓度的DOSS（0.5、5和50 mg/L）对牛蛙蝌蚪的影响，并通过RT-qPCR研究肝脏和尾部组织中甲状腺激素反应靶点（thra、thrb和thibz）的基因表达。获得的结果强调，所有三个基因在所有测试浓度下都表现出改变模式；然而，它们的表达根据分析的组织和甲状腺激素处理状态而变化，强调了DOSS暴露后甲状腺激素信号传导的改变。

关于季铵盐化合物，2016年进行的一项实验评估了西吡氯铵（CPC）对东方铃蟾（Bombina orientalis）胚胎和蝌蚪的发育和急性毒性。胚胎暴露于浓度范围为0.5至1.07 mg/L，显示在0.72 mg/L浓度下存活率下降，发育的蝌蚪出现DNA损伤；暴露于0.54 mg/L的胚胎发育异常增加和生长减慢。此外，蝌蚪（168小时）的LC₅₀值为1.82 mg/L，脂质过氧化增加表明暴露后出现氧化应激。最后，最近在爪蟾胚胎上进行了一项胚胎毒性测试，以评估季铵盐-15暴露的有害影响。在这项研究中，胚胎暴露于浓度范围为1至25 mg/L，导致几乎所有测试浓度下显著死亡率，暴露于15、20和25 mg/L浓度的胚胎在96小时暴露后全部死亡。在实验阶段结束时观察到畸形的出现和与对照组相比的长度改变，强调了这些化合物的有害影响。

3. 结论与未来展望

本综述表明，广泛范围的PCPs相关化合物，包括抗菌剂、金属纳米颗粒、对羟基苯甲酸酯、多环麝香、表面活性剂、紫外线吸收剂和水溶性聚合物，可对两栖动物产生严重的不利影响。报告的影响包括发育畸形、死亡率增加、氧化应激、线粒体功能障碍、内分泌干扰以及基因表达的显著变化。伪持久性和生物累积的证据进一步表明存在慢性暴露的持续风险，引发了关于潜在种群水平效应和长期生态后果的担忧，特别是在污染物共存的条件下。

显著的知识差距仍然存在。迄今为止的研究主要集中于少数模式物种，如爪蟾，限制了对两栖动物类群多样性和生态环境背景的外推。大多数研究采用急性、单一化合物暴露设计，而自然栖息地中的两栖动物经历着慢性、低剂量暴露于复杂混合物，并与其他应激源（如气候变化、栖息地退化和疾病）相结合。对PCPs毒性机制的理解也不完整，限制了预测适应性后果和种群反应的能力。

因此，未来的研究应扩大研究的分类学和生态学范围，包括多个生命阶段，并采用慢性、低浓度、基于混合物的暴露情景，以更好地反映环境现实。使用转录组学、蛋白质组学和代谢组学方法的机制研究对于识别暴露的早期生物标志物和阐明亚致死效应背后的通路至关重要。应明确解决PCPs与全球变化驱动因素之间的相互作用，以捕捉潜在的协同效应。还需要对新兴的和声称环保的PCPs配方进行系统评估，以避免意外的环境风险。加强生物监测计划，最好辅以公民科学倡议，将改善跨空间和时间梯度的PCPs及其效应的检测。重要的是，应优先将生态毒理学证据整合到监管框架中，为废水处理改进、环境质量标准和风险管理策略提供信息。总之，虽然PCPs相关危害两栖动物的证据令人信服，但朝着机制性、生态现实性和政策相关性的研究进展至关重要。这些努力将推动两栖动物保护，并有助于在多重相互作用的人为压力下维护淡水生态系统的完整性。