评估有机紫外线吸收剂2-乙基己基-4-甲氧基肉桂酸酯（EHMC）对大草履虫的慢性毒性

《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology》：Assessing the chronic toxicity of the organic UV filter 2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC) on Daphnia magna

　　

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  EHMC显著抑制了Daphnia magna的生长、繁殖和运动能力。
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  EHMC干扰了蜕皮激素信号通路以及与生殖相关基因的转录。
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  保幼激素代谢物的积累可能介导了EHMC诱导的生殖抑制。
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  EHMC在D. magna中引发了氧化应激和能量重新分配。

引言

有机紫外线吸收剂（OUVFs）是一大类合成芳香族化学品，广泛应用于个人护理产品（防晒霜、洗发水、化妆品）和工业产品（塑料、光引发剂、涂料）中（Carve等，2021；Pniewska和Kalinowska-Lis，2024）。其核心功能是屏蔽紫外线辐射或抑制材料的光降解。因此，该类化合物的全球生产和使用规模巨大。据报道，仅在美国，OUVFs的年产量和消费量就高达9000至32,000吨（de Miranda等，2021）。2-乙基己基-4-甲氧基肉桂酸酯（EHMC，又称辛酰甲氧基肉桂酸酯，OMC）是三种最常见的有机紫外线吸收剂之一。它已被经济合作与发展组织正式指定为"高产量化学品（HPVC）"（Brooke等，2008）。

近年来，公众对紫外线辐射不良影响的认知日益提高，推动了防晒产品的广泛应用，其中EHMC是最常用的有机紫外线吸收剂之一（Schneider和Lim，2019）。然而，由于其持久性以及污水处理厂的有限去除能力，EHMC已成为水体环境中的典型污染物。例如，EHMC在香港污水处理厂进水和出水的浓度范围为18至1018 ng/L（Tsui等，2014），在日本冲绳沿海海水中峰值达0.143 μg/L（Tashiro和Kameda，2013），在瑞士未经处理的废水中浓度高达19 μg/L（Balmer等，2005）。EHMC由于其较高的亲脂性（log Kow = 5.80）在水生生物中表现出明显的生物累积潜力（Fent等，2010）。这一累积现象已在斑马鱼胚胎（Danio rerio）和沙蚕（Perinereis aibuhitensis）等几种生物中得到证实，并在人体体液中也有观察到（Yang等，2024；He等，2024；Huang等，2019）。因此，EHMC暴露的潜在不良生物学影响逐渐引起了公众和学术界的广泛关注。

此前对EHMC毒理学效应的研究已涵盖了多种陆地和水生生物。在小鼠中，暴露于500 mg/kg EHMC会损害幼年生殖器官发育，改变性激素水平并降低成年雄性精子数量（Axelstad等，2011）。对于水生生物，EHMC在斑马鱼中诱导甲状腺紊乱、神经毒性和肾毒性，且具有显著的生命阶段依赖性差异（Yang等，2024）。类似地，在青鳉（Oryzias latipes）中，EHMC导致亲鱼和子代三碘甲状腺原氨酸（T3）水平降低，扰乱甲状腺功能（Lee等，2019）。此外，EHMC暴露可抑制抗氧化基因表达，在斑马鱼中表现出时间依赖性效应（Nataraj等，2022）。我们先前的研究也表明，用20 μg/L EHMC处理14天会在P. aibuhitensis中诱导行为毒性，表现为钻穴率显著降低（He等，2024）。对D. magna的急性毒性测试表明，EHMC相对于包括3-(4-甲基苄亚甲基樟脑)（4MBC）、苯酮-3（BP3）和苯酮-4（BP4）等主要OUVFs具有最高的毒性潜力，具有最低的EC₅₀和LC₅₀值（Jang等，2016；de Paula等，2022）。然而，关于EHMC对水生无脊椎动物慢性毒性的现有数据仍然严重有限。

D. magna是淡水生态系统中普遍存在的浮游动物物种，因其体型微小、生殖周期短、繁殖力强以及对多种污染物敏感，在生态毒理学研究中被广泛用作模式生物（Koivisto，1995）。同时，D. magna在淡水食物链中占据关键位置，并作为评估水污染物生态风险的生物指示物种（Song等，2021）。本研究旨在系统探究长期暴露于EHMC对D. magna的毒理学效应。采用综合主成分分析（PCA）方法整合和解释包括生长迟缓、生殖毒性、氧化应激、行为变化和基因转录改变在内的多终点结果。我们的发现将拓展对EHMC对淡水生态系统造成的生态危害的科学认知。

章节摘要

化学试剂

EHMC（纯度≥98%）购自Sigma-Aldrich（中国上海）。二甲基亚砜（DMSO，纯度≥99.5%）和2,7-二氯二氢荧光素二乙酸酯（H₂DCFHDA，纯度≥97%）购自麦克林生化科技有限公司（中国上海）。在本研究中，DMSO被用作助溶剂，其在所有组中的最终浓度均低于0.001%，以避免溶剂效应的干扰（Aguirre-Martínez等，2016）。

D. magna培养及慢性毒性测试

D. magna菌株最初来源于

暴露溶液中EHMC的实际浓度

测得的EHMC浓度为0.14 ± 0.04、1.65 ± 0.32和15.71 ± 1.68 μg/L（表S4），分别较0.2、2和20 μg/L的名义浓度低30%、17.5%和21.45%。较低的实测浓度可能部分归因于EHMC分子在玻璃容器内壁上的吸附以及EHMC在水体系中固有的光化学转化敏感性，正如先前研究所描述的那样（Paredes等，2014；

讨论

多项研究表明，EHMC可能导致脊椎动物和无脊椎动物的发育异常（Ferraris等，2019；Zhou等，2019a；Sanches等，2021）。例如，暴露于100 μg/L EHMC会显著降低斑马鱼的体重和体长生长，并伴随畸形率和死亡率增加，甚至表现出可遗传效应（Zhou等，2019a）。小鼠暴露于1000 mg/kg EHMC导致睁眼延迟和体重增长减少（

结论

本研究揭示，长期暴露于EHMC会在D. magna中引起多种毒理学效应。EHMC可干扰蜕皮激素信号通路，从而抑制生长相关基因的表达，影响体长和蜕皮等生理过程。同时，EHMC显著下调了vtg1和vtg2的表达，降低了繁殖能力。此外，EHMC还可能通过改变保幼激素（JH）

CRediT作者贡献声明

Wang Yifan（王一帆）：可视化、调查研究、数据整理。Zhuang Ziyi（庄梓怡）：验证、调查研究。Li Zhuo（李卓）：调查研究、数据整理。Zhu Yuting（朱雨婷）：调查研究。Kong Yingchao（孔英超）：调查研究、资助获取。Wang Hongcheng（王宏城）：监督、方法学。Hu Fengxiao（胡凤晓）：项目管理、方法学。

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）准则进行。本研究已获福建农林大学动物科学学院实验室动物伦理与福利委员会批准。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的、可能影响本文所报告工作的竞争经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到福建省自然科学基金（2023J01491）和全国大学生创新创业训练计划（中国，FAFUXMPC20260430003）资助。

Wang Yifan（王一帆）| Zhuang Ziyi（庄梓怡）| Li Zhuo（李卓）| Zhu Yuting（朱雨婷）| Kong Yingchao（孔英超）| Wang Hongcheng（王宏城）| Hu Fengxiao（胡凤晓）