再生黑色聚乙烯塑料浸出物对斑马鱼胚胎脂肪生成及内分泌通路相关基因mRNA表达的影响

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Journal of Hazardous Materials 12.2

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  本研究针对再生塑料中复杂化学混合物对水生生物的潜在危害,通过分析来自印度、尼日利亚和中国台湾的再生黑色聚乙烯颗粒浸出物,结合斑马鱼胚胎毒性(FET)测试、mRNA表达分析和幼虫游泳行为评估,发现浸出物中84种化学物质(包括塑料添加剂、农药和药物)可上调脂肪生成(adipogenesis)和内分泌调节相关基因表达。该研究为再生塑料在接触人类或环境时的化学风险提供了重要证据,强调了改进塑料生命周期透明度和限制有害化学品使用的紧迫性。

  

随着全球塑料产量突破5亿吨/年,仅9%的塑料被回收的现实背后,隐藏着更严峻的问题——再生塑料可能成为有毒化学物质的传播载体。瑞典研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究,首次系统揭示了来自印度、尼日利亚和中国台湾的再生黑色聚乙烯颗粒浸出物对斑马鱼胚胎脂肪代谢和内分泌通路的分子水平影响。

研究采用机械回收的黑色聚乙烯颗粒制备水浸出物(10/30 g/L,24/48小时),通过斑马鱼胚胎毒性测试结合LC-HRMS化学分析,发现浸出物包含84种物质,其中增塑剂N-乙基邻甲苯磺酰胺浓度高达29,449 ng/L。关键发现是48小时高浓度浸出物显著上调脂肪生成相关基因:跨膜蛋白18(tmem18)表达增加2.3倍,固醇调节元件结合蛋白1(srebf1)提升1.8倍,脂肪酸结合蛋白11a(fabp11a)升高2.1倍。内分泌通路中,雌激素受体(er)表达显著增强,而甲状腺激素受体(thrα/thrβ)未受影响。

技术方法上,研究采用改良OECD 236标准进行斑马鱼胚胎暴露实验(120 hpf),通过RT-qPCR定量14个脂肪生成和内分泌相关基因表达,结合ViewPoint ZebraBox系统分析幼虫运动行为。化学分析采用Chromabond HR-X固相萃取和Q Exactive Plus高分辨质谱,检测限低至0.1 ng/L。

研究结果部分:
3.1 化学浸出特征
浸出物中19种农药、12种药物和10种工业化学品被检出,三(丁氧基乙基)磷酸酯浓度从153.4 μg/L(24h)增至428.2 μg/L(48h)。阿特拉津(ametryn)等除草剂呈现时间依赖性释放,48小时浓度较24小时增加3.07倍。

3.2 脂肪生成通路影响
高浓度浸出物使脂蛋白脂肪酶B(lplb)表达上调1.5倍,fabp10a增加1.3倍。值得注意的是,过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)虽未显著变化,但其下游靶基因fabp11a表达显著增强,提示脂肪细胞分化可能被激活。

3.3 运动行为分析
尽管基因表达发生变化,但幼虫总运动距离(48.7±3.2 mm)和暗周期活动持续时间(189±12秒)在各组间无统计学差异,表明化学混合物主要影响分子层面而非行为功能。

讨论部分强调三个关键发现:
1)再生塑料是"化学鸡尾酒"的重要来源,含有多达491种化合物,其中增塑剂DINCH和杀菌剂DCOIT等" regrettable substitutes"(遗憾替代物)可能通过PPARγ通路干扰脂代谢;
2)斑马鱼脂肪生成基因响应模式与哺乳动物相似,提示人类接触再生塑料制品可能面临类似代谢紊乱风险;
3)现行回收政策若将再生率从9%提升至60%而不控制化学品,相当于在全球范围内循环有毒物质。

该研究为塑料循环经济中的"无害化"设计提供了分子水平证据,作者建议建立塑料成分的"数字护照"制度,并呼吁在源头限制有害化学物质的使用。这些发现对正在制定的《全球塑料条约》具有重要参考价值,特别是关于再生塑料在食品接触材料等敏感应用中的限制条款。

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