《Marine Environmental Research》：First Evidence of Climate-Driven Modulation of Octinoxate Toxicity in the Sea Urchin
Paracentrotus lividus
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本研究针对紫外线滤光剂桂皮酸盐(EHMC)在气候变化背景下的生态风险，通过28天多因子暴露实验，揭示了温度升高(21°C)和盐度升高(40)会显著增强EHMC对紫海胆(Paracentrotus lividus)的氧化应激效应。研究发现高温条件下EHMC暴露导致代谢紊乱、氧化损伤和解毒应答改变，而高盐度虽能部分缓解毒性但仍诱发显著生理应激。该研究为评估新兴污染物在气候变化背景下的生态风险提供了关键数据，强调将多重环境因子纳入生态毒理学评估的必要性。
随着防晒产品的广泛使用，紫外线滤光剂正成为海洋环境中不容忽视的新兴污染物。其中桂皮酸盐（Ethylhexyl methoxycinnamate, EHMC）作为最常用的有机UV滤光剂之一，已在全球多个海域的水体、沉积物和生物体内检测到其存在。更令人担忧的是，在气候变化背景下，海洋环境正经历着温度升高、盐度波动等物理化学参数的显著变化。这些环境因子如何调控化学污染物的毒性效应，已成为生态毒理学研究的前沿课题。
目前对紫外线滤光剂的生态风险评估大多基于单一污染物暴露的实验数据，缺乏在多重环境胁迫下的毒性效应研究。特别是对于海洋无脊椎动物，关于EHMC在气候变化情景下的毒性调控机制知之甚少。为此，葡萄牙阿威罗大学的研究团队在《Marine Environmental Research》发表了创新性研究，首次揭示了气候变化驱动下桂皮酸盐对紫海胆（Paracentrotus lividus）毒性效应的调制机制。
研究团队设计了一套精巧的多因子暴露实验系统。他们选取紫海胆作为模式生物，这种海洋无脊椎动物因其广泛分布、固着生活习性以及对污染物高度敏感的特性，被公认为理想的海洋污染生物标志物。实验设置了三个EHMC浓度梯度（50、500和5000 ng/L），这些浓度均基于实际环境监测数据，涵盖了从背景值到异常排放的浓度范围。同时，研究人员模拟了当前气候条件（17°C，盐度35）和未来气候变化情景（21°C，盐度40），系统评估了28天慢性暴露对海胆生理生化指标的影响。
关键技术方法包括：通过实验室受控暴露实验模拟多因子胁迫场景；采用生化分析法测定代谢活性（电子传递系统ETS、琥珀酸脱氢酶MTT）、抗氧化防御（超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GPx、总抗氧化能力TAC）、生物转化酶（羧酸酯酶CbEs、谷胱甘肽S-转移酶GSTs）、氧化损伤（脂质过氧化LPO、蛋白质羰基化PC）、氧化还原平衡（还原型/氧化型谷胱甘肽比值GSH:GSSG）和神经毒性（乙酰胆碱酯酶AChE）等多项生物标志物；运用多变量统计方法（PERMANOVA）和多维尺度分析（MDS）整合复杂生物化学数据集。
代谢容量与能量相关标志物
研究发现在17°C条件下，高浓度EHMC（5000 ng/L）显著提升电子传递系统（ETS）活性，表明机体需要增加能量生产以应对化学胁迫。而在21°C条件下，这种代谢激活效应被抑制，说明高温胁迫可能损害了线粒体功能。蛋白质含量在500和5000 ng/L浓度下显著增加，表明应激相关蛋白合成上调，而糖原含量在最高浓度下下降，揭示能量储备的消耗。
抗氧化防御
总抗氧化能力（TAC）在500 ng/L浓度下出现峰值，呈现典型的毒物兴奋效应（hormesis），而在5000 ng/L时下降，表明抗氧化系统在高浓度暴露下不堪重负。谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性在500和5000 ng/L浓度下显著升高，但在高温条件下这种激活效应减弱。
生物转化酶
羧酸酯酶（CbEs）和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）活性在5000 ng/L浓度下显著增加，尤其在17°C条件下更为明显，表明海胆通过激活I相和II相解毒酶系统应对EHMC胁迫。高温条件削弱了这种解毒能力，提示气候变化可能降低海洋生物对污染物的耐受性。
氧化还原平衡
还原型/氧化型谷胱甘肽比值（GSH:GSSG）在500 ng/L（17°C）和5000 ng/L（21°C）浓度下显著降低，表明氧化应激导致细胞内氧化还原平衡向氧化状态偏移。脯氨酸水平在高盐度条件下显著增加，可能作为相容性溶质帮助维持细胞渗透压平衡。
细胞损伤
脂质过氧化（LPO）和蛋白质羰基化（PC）水平在各处理组间无显著差异，说明海胆的抗氧化防御系统有效防止了严重的氧化损伤。然而在高温和高盐度条件下，这些损伤标志物呈现上升趋势，提示环境胁迫加剧了细胞损伤风险。
神经传递
乙酰胆碱酯酶（AChE）活性在21°C对照组显著低于17°C对照组，表明高温本身具有神经毒性效应。EHMC暴露在高温条件下进一步抑制AChE活性，可能干扰正常的神经传递功能。
多变量分析
多维尺度分析（MDS）清晰展示了温度和盐度对海胆生化应答的调控作用。在17°C条件下，各处理组呈现较大分散度，主要与解毒酶（CbEs、GSTs）和抗氧化酶（SOD）活性相关。而在21°C条件下，各处理组聚集在一起，主要与GSH:GSSG比值相关，表明高温导致生化应答趋同，机体应对污染物的生理弹性降低。盐度升高（40）使生化应答向氧化应激标志物（LPO、PC）和能量代谢指标（ETS、PROT）方向偏移，显示高盐度诱导明显的氧化胁迫。
研究结论表明，气候变化的两个关键因子——升温和盐度变化，会显著改变EHMC对紫海胆的毒性效应。在最佳温度条件（17°C）下，海胆能通过上调代谢活性、增强解毒能力和抗氧化防御来有效应对EHMC暴露。然而在高温条件（21°C）下，这种生理补偿机制被削弱，导致氧化应激加剧和神经功能受损。高盐度（40）单独即能诱导显著的氧化应激，与EHMC产生协同毒性效应。
这项研究的重大意义在于首次提供了气候变化调控紫外线滤光剂毒性的实验证据，强调未来生态风险评估必须考虑多重环境胁迫的交互作用。研究结果对制定更精准的海洋污染物管理策略和预测气候变化背景下海洋生态系统的脆弱性具有重要参考价值。随着紫外线滤光剂使用量的持续增加和气候变化的加剧，此类多因子毒理学研究将为保护海洋生物多样性和生态系统健康提供关键科学依据。
