太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)对抗磺胺类抗生素的抗氧化防御机制研究:关乎海洋生态与食品安全的关键探索

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Aquaculture 3.9

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  为探究磺胺类抗生素对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)的影响,研究人员检测其对牡蛎抗氧化防御机制的作用。结果发现牡蛎对不同磺胺类抗生素有生物积累,且抗生素会引发牡蛎组织特异性抗氧化反应。该研究为探索抗生素海洋生态毒理效应提供数据。

  在当今的海洋环境中,抗生素污染问题日益严峻。随着全球抗生素使用量的不断攀升,大量抗生素通过各种途径进入海洋。据统计,从 2000 年到 2015 年,抗生素的消费量就增长了 65%,预计到 2030 年,若没有政策干预,全球抗生素消费量将比 2015 年高出 200%。这些抗生素在环境中难以完全降解,具有 “伪持久性”,对海洋生态系统产生了深远的影响。
在水产养殖领域,磺胺类抗生素被广泛应用于预防和治疗细菌感染,甚至被添加到饲料中促进动物生长。在中国,磺胺类抗生素既用于人类医疗,也用于水产养殖。然而,其在海洋环境中的持续积累,不仅对海洋生物的生存和健康构成威胁,还可能通过食物链传递,影响人类的食品安全。比如,研究发现磺胺类抗生素能在多种海洋生物体内检测到,包括甲壳类、贝类和鱼类等。太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)作为全球养殖最广泛的牡蛎品种,在中国北方沿海地区的牡蛎养殖业中占据主导地位。在养殖过程中,磺胺类抗生素被大量用于预防牡蛎的弧菌病(vibriosis)。但过度使用这些抗生素,不仅会导致其在牡蛎体内积累,还可能削弱牡蛎的免疫系统,使其更易受到弧菌的感染,这使得人们对食用太平洋牡蛎的安全性产生了担忧。

此外,以往的研究主要集中在磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole)对水生生物的毒性影响上,而对于其他磺胺类抗生素亚类对牡蛎的影响,实验数据十分匮乏。为了解决这些问题,来自国内的研究人员开展了一项关于太平洋牡蛎对抗磺胺类抗生素抗氧化防御机制的研究。这项研究成果发表在《Aquaculture》杂志上,对于深入了解磺胺类抗生素在海洋生态系统中的作用以及保障食品安全具有重要意义。

研究人员在实验中运用了多种关键技术方法。首先,从山东烟台莱山区附近海域采集太平洋牡蛎,在实验室驯化 1 周后进行实验分组。实验设置了对照组、溶剂对照组和多个不同抗生素浓度的实验组。实验过程中,通过检测海水和牡蛎组织中的抗生素浓度,分析抗生素的消解和积累情况;同时测定牡蛎鳃和肝胰腺组织中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性以及丙二醛(MDA)水平,以此来评估牡蛎的抗氧化防御反应。

在实验设计方面,实验选用来自山东烟台莱山区附近海域的牡蛎,在实验室驯化 1 周后,将大小相近的牡蛎随机分为 10 组,包括 1 个对照组、1 个溶剂对照组和 8 个实验组。实验期间严格控制海水的平均盐度、温度、pH 和溶解氧。

研究发现,在海水和太平洋牡蛎中的抗生素方面,水样中检测到的抗生素浓度与标称值相近,培养 24 小时后,除低浓度磺胺二甲嘧啶(SMT)组外,其他组磺胺类抗生素在水中的消解率均低于 50%。在组织积累研究中,实验水系统中的抗生素浓度符合预定暴露水平,培养 24 小时后,抗生素水平显著下降,去除效率在 31.88% - 51.19% 之间,这主要归因于牡蛎的生物积累、光诱导光降解等。

研究还表明,太平洋牡蛎对不同的磺胺类抗生素表现出不同程度的生物积累,尽管所有生物富集因子(BCFs)都低于 1000(L/kg)的阈值,但考虑到自然环境中牡蛎接触抗生素的时间更长,食用受磺胺类抗生素污染的牡蛎带来的潜在健康风险不容忽视。同时,磺胺类抗生素会在牡蛎特定组织中引发独特的抗氧化反应,不同组织中 SOD、CAT、GPx 酶活性和 MDA 水平变化明显。抗生素对牡蛎鳃的生物毒性低于对肝胰腺的毒性,低浓度的磺胺类抗生素暴露可诱导鳃的抗氧化防御,但不会造成严重的氧化损伤,而高浓度暴露则会导致肝胰腺氧化损伤。在四种磺胺类抗生素中,磺胺多辛(SDX)的潜在生物毒性最高,其次是磺胺二甲嘧啶(SMT)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和磺胺甲恶唑(SMX),牡蛎对 SMM 和 SMT 的生物氧化应激反应早于 SMX 和 SDX。

综上所述,这项研究明确了磺胺类抗生素对太平洋牡蛎的生物积累和抗氧化防御机制的影响。研究结果不仅为探索抗生素在海洋生态系统中的潜在生态毒理效应提供了基础数据,还有助于筛选相关生物标志物,对于保障海洋生态安全和食品安全具有重要的理论和实践意义。它提醒人们在水产养殖中要合理使用抗生素,以减少对海洋环境和人类健康的潜在威胁。

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