早期生命阶段塑料暴露与南方巨鹱的健康参数和生物标志物相关

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Early-life exposure to plastics is associated with health parameters and biomarkers in southern giant petrels

　　

塑料及其相关化学物质对野生动物的亚致死效应尚不清楚，主要原因是缺乏可靠的指标。研究人员使用南方巨鹱（Macronectes giganteus，SGP），这是南大洋的关键清道夫和捕食者，以评估早期生命阶段塑料暴露是否与健康参数相关。研究人员检查了阿根廷丘布特省（Chubut）集群中SGP雏鸟的塑料摄入（≥1?mm）与酶活性生物标志物（AChE乙酰胆碱酯酶、BChE丁酰胆碱酯酶、GST谷胱甘肽S-转移酶）以及常规健康参数（血液学、生化和形态测量数据）之间的关系。在2022和2023年期间，71.4%的雏鸟中检测到塑料（1–14个物品，平均质量=0.2510?g，占雏鸟体重的<0.1%）。在30日龄雏鸟中，塑料摄入与营养参数（胆固醇、总固体、红细胞压积、钙、体重和体况指数）、代谢（酶天冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激酶）和免疫反应（嗜酸性粒细胞百分比）相关。观察到与生物标志物（AChE、BChE和GST）的关联，但在考虑年际变化后失去显著性。到离巢期（约90天），大多数关系减弱或消失，而GST活性和钙水平成为唯一与塑料摄入相关的变量。目前尚不清楚这些关联是否反映对氧化挑战、污染物暴露或发育/个体发生调整的补偿性生理反应。研究人员的结果强调了多指标方法在检测与塑料摄入相关的细微生理变化中的价值。重要的是，塑料污染的普遍威胁值得研究早期生命暴露是否影响离巢后的生存和适合度。

海洋塑料污染是21世纪面临的环境挑战之一，塑料生产速度远超全球处理能力，导致大量塑料进入海洋生态系统。野生动物与塑料的相互作用已有大量记录，但塑料及其相关化学物对野生动物的亚致死效应仍知之甚少，主要原因是缺乏可靠的指标。信天翁和鹱形目鸟类因其在水面觅食且食物中包含小型猎物和垃圾，极易摄入塑料。南方巨鹱（Macronectes giganteus, SGP）是南大洋的关键清道夫和顶级捕食者，寿命较长（可达40年），且雏鸟通过亲鸟反吐接受食物和塑料，该物种在西南大西洋的鹱形目海鸟中塑料摄入水平最高。然而，关于塑料摄入与健康参数及生物标志物关联的研究在野生鸟类中极其稀缺，尤其是针对早期生命阶段。因此，研究人员开展此研究，旨在评估SGP雏鸟早期塑料暴露是否与一系列生物标志物及常规健康参数相关，并探讨多指标方法在检测亚致死效应中的价值。

研究人员在阿根廷丘布特省（Chubut）的Arce和Gran Robredo岛（2022年和2023年分别采样），随机选取30个巢穴，对约30日龄（年轻雏鸟）和约90日龄（离巢前雏鸟）的SGP雏鸟进行采样。通过收集自愿反吐物评估塑料摄入（≥1 mm），借助立体显微镜进行视觉鉴定和分类（工业颗粒和用户塑料，包括硬碎片、薄膜、泡沫、线等）。血液样本用于生物标志物分析：乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）采用Ellman法比色测定，谷胱甘肽S-转移酶（GST）采用Habig法分光光度测定；同时测定常规健康参数，包括血液学参数（红细胞压积PCV、总固体TS、白细胞分类计数）和血浆生化参数（胆固醇、甘油三酯、钙、肝酶如天冬氨酸氨基转移酶AST、碱性磷酸酶ALP、乳酸脱氢酶LDH、肌酸磷酸激酶CPK等）。形态测量包括体质量、喙长和跗跖长，并计算身体条件指数（体质量与体尺寸主成分分析残差）。使用广义线性模型（GLM）分析塑料摄入指标（出现/缺失、数量、质量、体积）与生物标志物及生理参数的关系，并纳入年际变化作为协变量。

**3.1 塑料摄入**：通过分析84份反吐物，71.4%的雏鸟含有塑料，每个个体平均含3.38个物品，平均质量0.2510 g，平均体积0.2278 cm³，塑料质量占雏鸟体质量<0.1%。塑料类型以泡沫（42%）和膜（40%）为主，颜色以棕褐色（45%）最多。不同年龄和年份间塑料摄入指标差异大多不显著，但年轻雏鸟的塑料数量在2023年更高（P=0.047），2022年离巢前雏鸟的塑料质量更高（P=0.043）。

**3.2 生物标志物和生理参数**：比较30日龄和90日龄雏鸟，大多数生理参数随年龄变化，如体质量、PCV、胆固醇、甘油三酯、总蛋白、白蛋白、钙、葡萄糖等升高，而尿酸、LDH、CPK等降低。生物标志物中，AChE在2022年升高（P<0.001），2023年降低（P=0.01）；BChE和GST无显著年龄差异。年际间，年轻雏鸟的多数参数差异显著，而离巢前雏鸟差异较小。

**3.3 塑料摄入与生物标志物和生理参数的关联**：在30日龄雏鸟中，塑料摄入数量与肝酶ALP（正相关，P=0.006）、LDH（正相关，P<0.001）和CPK（正相关，P=0.008）显著相关，与AST（负相关，P=0.002）相关；营养参数方面，与胆固醇（负相关，P=0.010）、总固体（负相关，P=0.009）、体况指数（负相关，P=0.049）相关，与PCV（正相关，P=0.002）和钙（正相关，P=0.004）相关；免疫指标嗜酸性粒细胞百分比（正相关，P=0.025）。生物标志物（AChE、BChE、GST）的关联在考虑年际变化后不显著。在90日龄雏鸟中，仅GST活性（正相关，P=0.049）和钙水平（正相关，P=0.016）与塑料摄入数量相关，体况指数呈边缘负相关（P=0.055）。

讨论部分指出，塑料摄入在SGP雏鸟中普遍且与早期发育的生理参数相关，但大多数关联在离巢时减弱或消失，这可能是由于生长、营养状况、补偿机制或塑料摄入与生理反应时间窗口的差异所致。GST活性（谷胱甘肽S-转移酶，参与解毒和抗氧化）和血浆钙水平的持续关联提示抗氧化和钙调节可能参与对塑料暴露的响应，但直接氧化应激标志物未测量，限制了机制解释。研究强调多指标方法对于检测细微生理变化的价值，并指出需结合塑料表征、污染物分析及长期监测，以确定早期暴露是否影响离巢后生存和适合度。

研究结论：本研究表明，塑料摄入在SGP雏鸟中仍然普遍，并且与多个生物标志物和生理参数相关，特别是在早期发育阶段。尽管塑料负荷相对于体质量较低，但观察到的关联表明，即使是适度的早期暴露也可能与细微的生理变化相关。大多数关系在离巢时减弱或消失，表明反应可能是阶段依赖性的，并可能受到生长、营养状况、补偿机制或塑料摄入与可测量生理反应之间的时间差异的影响。在此框架下，GST活性和血浆钙值得进一步评估，作为更广泛的多指标方法中的补充参数，以检测海鸟塑料暴露的亚致死效应。