《Environmental Pollution》:Toxicokinetics of typical halogenated organic pollutants (HOPs) in frogs (
Rana tigrina cantor) via skin exposure and effects of hibernation
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卤代有机污染物在青蛙中的真皮吸收与冬眠调控的代谢及母体传递研究。实验发现生物积累分数与log Kow呈正相关,而消除速率与log Kow负相关,冬眠显著抑制肝脏污染物消除并降低母体向卵的污染物传递效率。
关克兰|罗晓军|朱楚红|郭健|曾艳红|梅碧娴
中国科学院广州地球化学研究所,国家先进环境技术重点实验室,广州,510640,中国
摘要
皮肤吸收和冬眠是影响青蛙体内卤代有机污染物(HOPs)生物积累的关键因素,但目前对这些因素的研究还不够充分。在本研究中,雌性青蛙首先通过皮肤接触暴露于HOPs,随后被分为冬眠组和非冬眠组以观察其清除动态。通过代表性组织(肌肉、皮肤、肝脏和卵)计算出的生物积累比例在4.1%到52%之间,对于大多数化合物而言,这一比例与log KOW呈线性正相关(r = 0.51,p < 0.05)。然而,消除率(kd,不包括BDE209)与log KOW呈显著负相关(r = -0.45,p < 0.05)。生物积累反映了暴露期间吸收与消除的净平衡,观察到的生物积累比例的正相关可能源于消除率的负相关。组织分布模式既表现出时间变化,也具有化合物特异性。
母体向卵的转移比率(EMRs)与log KOW表现出明显的组织特异性关系。EMRskin(r = 0.70 – 0.99,p < 0.01)和EMRmuscle(r = 0.70 – 0.99,p < 0.01)显示出显著的正线性相关,而肝脏组织则表现出显著的负相关(EMRliver:r = -0.42至-0.83,p < 0.01)。冬眠降低了肝脏的消除率。非冬眠青蛙的kd值范围为0.027至0.080,是冬眠青蛙的0.84(PCB20)至3.0(BDE209)倍。考虑到因体重减轻导致的生理放大效应,肝脏组织的冬眠放大因子(HMFs)范围为1.00(PCB95)至2.81(PCB77)。相比之下,大多数化合物在卵中的HMFs < 1,表明冬眠抑制了污染物从母体组织向卵的转移。
部分摘录
引言
环境中卤代有机污染物(HOPs)如多氯联苯(PCBs)、多溴联苯(PBDEs)和脱氯烷(DPs)的污染是一个影响全球和人类健康的重要环境问题(Escher等人,2020年)。这些化合物被广泛用于工业生产和日常产品中。尽管对某些化合物有监管限制,但由于其大量存在、持久性和在环境中的抗性,
实验设计
选择了泰国虎蛙(Rana tigrina cantor)作为模型生物。这种可食用的青蛙在中国南部广泛养殖,具有很强的生存能力、多次产卵的特点以及较高的冬眠温度(< 15°C)。
这种具有商业价值的无尾两栖动物在中国南部广泛养殖,具备三个使其成为本研究的理想选择的关键特征:(1)出色的环境适应性;(2)每年多次产卵
青蛙对HOPs的吸收与清除
第1天时,PCBs的平均生物积累因子(BFs)范围为7.4%至52%,PBDEs为6.5%至50%,DPs为4.1%至5.8%。对于大多数化学物质,第7天和第14天的BF值相比第1天有所下降(图1a)。这些化合物在青蛙体内的积累主要受皮肤吸收和清除过程的共同影响。在初始暴露阶段(第1天),皮肤上的浓度梯度最大,导致被动吸收达到峰值
结论
本研究通过控制暴露实验系统地研究了雌性青蛙对卤代有机污染物(HOPs)的皮肤吸收、清除动力学、组织分布和母体转移模式。值得注意的是,这是首次全面探讨冬眠如何影响两栖动物体内HOPs的重新分布、消除效率和母体转移。这些发现显著推进了我们对HOPs生物积累途径的理解
作者贡献声明
梅碧娴:撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目行政、资金获取。曾艳红:撰写 – 审稿与编辑、验证、软件使用、资源管理、项目行政。郭健:资源管理。朱楚红:撰写 – 审稿与编辑、验证、软件使用、资源管理、方法学。关克兰:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法学、实验设计、数据分析。罗晓军:撰写 – 审稿与
未引用参考文献
Angell和Haffner,2010年;Abdallah等人,2015年;Brown等人;Cary和Karasov,2013年;Garner和Matthews,1998年;Gobas和Lo,2016年;Helmer和Whiteside,2005年;Kaufmann和Dohmen,2016年;Liu,1986年;Lillywhite,2006年;Narvaez Valderrama等人,2016年;Quaranta等人,2009年;Sun等人,2023年;Superina和Boily,2007年;Wu,1965年。
利益冲突声明
?作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金(42277267、U23A2056和42277242)、广东省基础与应用基础研究重大项目的地方创新与研究团队项目(编号2023B0303000007)、广东省科技研究计划(编号2023B1212060049)以及茂名市科技计划项目(2024041)的支持。