不同物种间肝脏维生素K储备的差异性——对抗凝血灭鼠剂敏感性和生态毒理学风险评估的影响

《Science of The Total Environment》：Interspecies variability in hepatic vitamin K reserves - implications for anticoagulant rodenticide sensitivity and ecotoxicological risk assessment

维生素K储备在31种哺乳动物和鸟类中的差异及其对抗凝血剂敏感性的影响。通过分析678个肝脏样本，发现哺乳动物以K1为主（63%-96%），鸟类以MK4为主（81%-99%），总浓度从野猪的6.1 ng/g到斑鸠的261.9 ng/g。食草哺乳动物K1浓度显著高于杂食和肉食动物，鸟类肉食种K1浓度高于杂食种。季节分析显示红狐夏季K1浓度是春季的5倍，主要因饮食中植物比例增加。研究证实维生素K储备是物种间抗凝血剂敏感性差异的关键因素，需建立物种特异性风险评估模型。

　　本研究探讨了抗凝血剂鼠药（ARs）对非目标动物的广泛影响，以及维生素K储备在不同物种中对这些影响的调节作用。研究分析了678只来自31种哺乳动物和鸟类的肝脏样本，揭示了维生素K水平在不同物种间的显著差异，以及这些差异如何影响ARs的敏感性。研究结果为制定更精确的生态毒理学风险评估模型提供了新的视角，强调了物种特异性维生素K储备的重要性。

### 研究背景与意义

鼠类等外来物种对全球的生物多样性、公共健康和基础设施构成重大威胁。它们的扩散不仅导致本地物种的捕食压力，还可能传播人畜共患病，并对农业和人类生活造成经济损失。因此，控制这些物种是全球性的重要任务。在众多控制手段中，抗凝血剂鼠药因其高效性和相对安全性被广泛使用。这类药物通过抑制维生素K 2,3-环氧还原酶（VKOR）来干扰维生素K的循环过程，从而影响血液凝固因子的合成，最终导致凝血功能障碍。第二代抗凝血剂，如溴敌隆、溴鼠灵、敌鼠、双色和氟鼠灵，因其高毒性和在动物体内持久性而成为主要选择。然而，它们对非目标物种，尤其是捕食者和食腐动物，也带来了显著风险。这些动物可能通过直接摄入毒饵或间接食用被污染的猎物而暴露于ARs，从而引发中毒事件。

尽管ARs在控制鼠类方面效果显著，但它们对非目标物种的影响却难以预测。通常，通过检测肝脏中AR残留物的浓度以及观察出血症状来诊断中毒。然而，这些方法存在局限性。出血可能由其他因素引起，如创伤或疾病，而残留物的检测阈值并未考虑不同物种对ARs的敏感性差异。因此，准确评估ARs对非目标物种的风险变得尤为复杂。本研究旨在通过分析不同物种的维生素K储备，为理解ARs的毒性机制和生态风险提供新的视角。

### 维生素K的生物学作用

维生素K是一类高度脂溶性的天然物质，其核心结构为2-甲基-1,4-萘醌，不同形式的维生素K在饱和度和侧链长度上有所差异。其中，维生素K1（叶醌）主要来源于植物，而维生素K2（甲基萘醌）则主要由肠道细菌合成或通过发酵食品摄入。在哺乳动物和鸟类中，维生素K1和K2在肝脏中的浓度差异显著。K1在哺乳动物中占维生素K总量的63%-96%，而在鸟类中，MK4（一种K2的衍生物）则占81%-99%。这种差异可能与不同物种的饮食习惯和生理结构有关。

肝脏是维生素K代谢和凝血因子激活的主要场所，因此是评估维生素K储备的理想组织。本研究通过测量肝脏中维生素K的浓度，揭示了不同物种在维生素K储备上的差异。这些储备水平的高低可能直接影响动物对ARs的敏感性。例如，一些物种即使在低剂量AR暴露下也会表现出中毒症状，而另一些物种则能耐受更高的剂量。这种差异使得传统的毒性评估方法不够准确，迫切需要进一步研究以揭示其背后的机制。

### 研究方法与样本来源

本研究收集了678个肝脏样本，涵盖31种哺乳动物和鸟类，包括不同食性（草食性、杂食性和肉食性）的物种。样本主要来自野生动物救助中心、鸟类死亡监测项目以及因种群控制被猎杀或捕捉的动物。为了减少ARs对维生素K检测的干扰，研究团队采取了严格的样本筛选策略。首先，他们优先选择那些没有AR暴露风险的农场动物；其次，对于已知AR暴露的物种（如啮齿类动物），只选取那些暴露量较低的个体；最后，通过检测氧化和还原形式的维生素K来计算总浓度，并结合已知AR暴露水平的红尾鵟和秃鹫样本进行相关性分析。

在样本处理过程中，研究团队采用了液液萃取和高效液相色谱（HPLC）技术，以确保维生素K的准确测量。HPLC分析使用了荧光检测法，通过调整流动相组成，实现了K1和MK4的有效分离。研究还进行了统计分析，使用线性模型和混合效应模型来评估不同因素（如物种、饮食类型、季节变化）对维生素K浓度的影响。研究结果表明，样本的保存状态和采集年份并未对维生素K的测量产生显著影响，从而验证了实验方法的可靠性。

### 研究结果与分析

研究发现，不同物种的肝脏中维生素K浓度存在显著差异。例如，野猪的肝脏中维生素K浓度最低，仅为6.1 ng/g（湿重），而普通鹌鹑的肝脏中维生素K浓度最高，达到261.9 ng/g。这种差异可能与物种的饮食结构密切相关。草食性哺乳动物（如牛、鹿、水鼠）通常具有较高的K1储备，而肉食性哺乳动物（如赤狐、花鼠）则表现出不同的模式。值得注意的是，在鸟类中，MK4的储备量显著高于K1，这可能与它们的肠道微生物群和代谢途径有关。

研究还发现，季节变化对维生素K储备有显著影响。以赤狐为例，夏季的肝脏中K1浓度明显高于春季，这可能与季节性饮食结构的变化有关。夏季，赤狐更倾向于食用植物性食物，如水果和农作物，而春季则以动物性食物为主。这种饮食结构的差异导致了维生素K储备的季节性波动，进一步说明了环境因素在影响动物对ARs敏感性中的作用。

此外，研究团队通过比较不同物种的维生素K储备与ARs的毒性阈值，发现某些物种即使在低浓度AR暴露下也可能出现中毒症状，而另一些物种则表现出较强的耐受性。例如，红尾鵟中的一只个体虽然AR残留量仅为192 ng/g，但已出现出血症状，而另一只红尾鵟的AR残留量高达98.2 ng/g，却未表现出中毒迹象。这种现象表明，维生素K储备在调节ARs毒性反应中扮演了重要角色，因此在风险评估中应考虑这一因素。

### 讨论与生态意义

研究结果表明，维生素K储备的差异是影响物种对ARs敏感性的关键因素之一。草食性哺乳动物由于其饮食结构富含植物性维生素K，因此通常具有较高的K1储备，这可能增强了它们对ARs的抵抗力。然而，这一结论并不适用于所有草食性动物，例如水鼠的K1储备高于其他草食性哺乳动物，这可能与其特殊的消化系统有关。相比之下，肉食性动物的维生素K储备较低，这可能使它们更容易受到ARs的影响。因此，在制定抗凝血剂鼠药的使用策略时，应考虑不同物种的饮食习惯和生理特征，以减少对非目标物种的伤害。

鸟类的维生素K储备主要由MK4构成，这可能与它们的肠道微生物群和代谢途径有关。MK4的浓度远高于哺乳动物，这可能意味着鸟类在维生素K循环过程中具有更高的效率。然而，鸟类对ARs的敏感性可能与其较高的维生素K需求有关。研究表明，鸟类的维生素K需求是哺乳动物的5-10倍，这可能与它们较短的消化道、较低的维生素K吸收效率以及凝血因子激活过程中的不完全效率有关。因此，即使鸟类的维生素K储备较高，其对ARs的耐受性仍可能受限于较高的需求量。

研究还发现，某些物种（如鹿、水鼠）的维生素K储备较高，这可能意味着它们对ARs的敏感性较低。然而，这一结论需要进一步验证，因为维生素K储备的高低并不一定直接决定ARs的毒性反应。此外，研究团队强调，除了维生素K储备外，其他因素（如VKORC1的活性、肝脏代谢能力、以及环境暴露情况）也可能影响物种对ARs的敏感性。因此，未来的研究应综合考虑这些因素，以更全面地评估ARs的生态风险。

### 研究的启示与未来方向

本研究提供了关于不同物种维生素K储备的详细数据，为理解ARs的毒性机制和生态风险提供了新的视角。这些数据有助于制定更精确的物种特异性风险评估模型，从而优化抗凝血剂鼠药的使用策略。此外，研究结果还强调了维生素K储备在调节动物对ARs敏感性中的重要性，为野生动物保护和生态管理提供了科学依据。

然而，本研究也指出了当前生态风险评估中的不足之处。现有的毒性阈值（如100-200 ng/g的肝脏中AR残留量）可能并不适用于所有物种，因为不同物种对ARs的敏感性存在显著差异。因此，未来的研究应进一步探索不同维生素K形式（如K1和MK4）在ARs毒性反应中的具体作用，以及它们与VKORC1的相互作用机制。这将有助于更准确地评估ARs对非目标物种的影响，并为更安全的鼠药使用提供理论支持。

此外，研究还强调了维生素K储备在野生动物健康和适应性中的潜在作用。即使在没有明显死亡的情况下，ARs的暴露可能对动物的健康和生存能力产生负面影响。因此，除了关注死亡率外，还应评估ARs的亚致死效应，以全面了解其对生态系统的潜在影响。未来的研究可以结合长期监测数据，探讨维生素K储备的变化趋势及其对物种生存的影响。

综上所述，本研究通过分析不同物种的维生素K储备，揭示了ARs对非目标动物的影响机制，并为制定更精确的生态风险评估模型提供了重要依据。这些发现不仅有助于优化抗凝血剂鼠药的使用策略，还为野生动物保护和生态管理提供了新的科学视角。未来的研究应进一步探索维生素K形式在不同物种中的作用机制，以更全面地理解ARs的生态影响。