多氯联苯暴露对宽吻海豚繁殖及影响死亡风险的健康参数的影响

《Frontiers in Marine Science》：Polychlorinated biphenyl exposure and impacts on reproduction and health parameters that affect mortality risk in bottlenose dolphins

　　

多氯联苯（PCBs）是 legacy 污染物，与多种不良健康效应相关。研究人员综合了数十年来从六个宽吻海豚（Tursiops spp.）种群收集的PCBs与健康数据，其中包括美国佐治亚州布伦瑞克市受PCBs严重污染的LCP化学品场地（LCP Chemicals Site）附近的种群。研究人员利用雄性和幼年雌性样本（n=396）比较不同种群的PCBs水平，探究LCP化学品场地附近的精细空间趋势，并检查布伦瑞克及南卡罗来纳州查尔斯顿附近宽吻海豚的时间趋势。由于雌性会将其大部分PCB负荷转移给后代，研究人员还利用完整样本集（n=580）检查雌性鲸脂中PCB负荷下降的时间，作为首次成功繁殖的指标。最后，研究人员调查了PCB浓度与健康指标及甲状腺激素的关联。研究发现，尽管PCBs随时间下降（布伦瑞克和查尔斯顿的年降幅分别为3.54%和5.01%），但在LCP化学品场地附近采样的海豚中，其浓度仍然极高。布伦瑞克种群跨年度合并的总PCBs几何均值为236（95% CI：198–280）μg/g脂重，而佐治亚州南部以外的种群仅为46至60 μg/g脂重。在布伦瑞克，Aroclor 1268（与LCP化学品场地运营相关但其他地方很少使用的商业化PCB混合物）的同类物总和浓度随采样点距场地距离的增加而降低。被归类为可能已成功繁殖（以PCB浓度下降为标志）的雌性中位年龄，布伦瑞克为20.4岁，而其他种群为11.6岁，这表明布伦瑞克雌性在首次成功繁殖前经历了多次失败的繁殖尝试。Aroclor 1268水平与健康指标的下降相关，其中与碱性磷酸酶和白蛋白的关联最强；在这两项指标中，低水平均与海豚死亡风险显著增加相关。此外，三种甲状腺激素均随Aroclor 1268水平的升高而下降。先前的人类研究发现，甲状腺功能减退与不孕、流产和不良胎儿结局相关，提示这可能是PCBs影响宽吻海豚繁殖的潜在途径。

**多氯联苯暴露对宽吻海豚繁殖及影响死亡风险的健康参数的影响——论文解读**

**研究背景与问题**

20世纪80年代末，美国大西洋沿岸暴发的麻疹病毒疫情导致至少742头宽吻海豚死亡，引发了人们对持久性有机污染物（POPs）危害海洋哺乳动物的关注。多氯联苯（PCBs）作为POPs的重要类别，在环境中难以降解，易在海洋食物链中生物放大并蓄积于脂肪组织。已有研究表明，高浓度PCBs可干扰内分泌和免疫系统，增加感染风险。然而，由于鲸类难以开展实验研究和长期野外观察，其PCB暴露与健康效应之间的因果关系长期缺乏系统性证据。美国东南海岸存在多个宽吻海豚种群，其中佐治亚州布伦瑞克附近的LCP化学品场地曾大量使用高度氯化的Aroclor 1268商业PCB混合物，造成周边河口生态系统严重污染，使得该区域海豚PCB暴露水平居全球鲸类前列。这种显著的空间暴露梯度为评估PCB健康效应提供了独特条件。

**研究目的**

本研究旨在整合多个人群的历史和新建数据，比较不同地理种群宽吻海豚的PCB浓度及同系物组成，分析时间与空间趋势，利用雌性PCB负荷下降推断首次成功繁殖年龄，并探讨PCB暴露与可预测死亡风险及甲状腺功能相关健康指标之间的关联。

**主要研究方法与样本**

研究整合了来自美国东南海岸六个地理位点（查尔斯顿、萨佩罗岛、布伦瑞克、印第安河潟湖、萨拉索塔湾、圣约瑟夫湾）的历史数据及2019–2022年新采集的样本。样本来源包括远程活检（n=135）和捕获-释放健康评估（n=21），最终数据集包含580头海豚（用于繁殖分析）和232头雄性与幼年雌性（用于健康关联分析）。年龄估计综合了出生观察、牙齿生长层组（GLG）分析和DNA甲基化表观遗传钟。化学分析采用气相色谱-质谱法（GC-MS）测定脂重归一化的PCB同系物浓度。统计分析运用广义加性模型（GAM）、广义线性模型（GLM）、有限混合模型及主成分分析（PCA）。

**研究结果**

**1. 位点间PCB浓度差异**

总PCB浓度在不同地理位点间差异显著（ANOVA p<0.0001）。布伦瑞克种群的几何均值总PCB为236 μg/g脂重（95% CI: 198–280），相邻的萨佩罗岛为147 μg/g脂重，而其他位点仅46–60 μg/g脂重。Aroclor 1268特征同系物（如IUPAC 199、201、202、208）在布伦瑞克及萨佩罗岛样本中呈极高峰值，且布伦瑞克显著高于其他所有位点；非A1268同系物浓度在布伦瑞克最低，萨佩罗岛最高。

**2. 时间与空间趋势**

查尔斯顿和布伦瑞克地区PCB浓度均呈逐年下降趋势，但Aroclor 1268同系物的年降幅（查尔斯顿3.04%，布伦瑞克2.37%）低于非A1268同系物（6.09%和8.36%），表明高氯代同系物更难降解。在布伦瑞克附近，∑A1268浓度随距LCP场地欧氏距离增加而显著下降，确认该场地是主要污染源。

**3. 雌性PCB负荷下降与首次繁殖年龄**

有限混合模型将雌性分为高、低PCB负荷群，低负荷群代表已成功繁殖并哺乳转移PCB者。合并位点（除布伦瑞克）中，50%雌性在11.6岁转入低负荷群，而布伦瑞克需要20.4岁，相差近9年。重复采样案例分析支持模型分类的准确性，并显示布伦瑞克雌性可能经历多次繁殖失败（如流产或幼崽早期死亡）后才首次成功。

**4. PCB浓度与健康指标关联**

广义加性模型显示，∑A1268浓度与碱性磷酸酶（ALP）和白蛋白显著负相关；ALP和白蛋白降低分别与海豚一年内死亡风险增加9倍和5倍相关。血红蛋白亦随∑A1268升高而下降（p=0.070）。皮质醇仅在∑A1268超过约30 μg/g脂重时才表现降低。三种甲状腺激素（游离T4、总T4、总T3）均随∑A1268浓度升高而显著下降。主成分分析揭示两条毒性通路：一是甲状腺激素与ALP协同下降（反映肝-垂体-甲状腺轴损伤），二是中性粒细胞和球蛋白升高伴血红蛋白降低（提示感染或慢性炎症）。

**讨论总结**

研究证实PCB暴露与预测死亡风险的健康指标下降相关，且影响涉及肝脏、甲状腺轴和免疫系统多个器官，而非仅限于免疫抑制。鉴于甲状腺激素对繁殖至关重要，人类甲状腺功能减退与不孕、流产相关，PCB导致的甲状腺激素下降很可能损害海豚繁殖，这可解释布伦瑞克雌性首次繁殖年龄延迟。尽管PCB浓度总体下降，但LCP场地附近仍处高位。该研究为种群风险评估和保护策略提供了关键定量依据。

**研究结论**

本研究对东南U.S.海岸海豚种群数据的综合表明，PCB暴露与可预测死亡风险增加的健康指标下降相关。既往研究集中于PCB对免疫功能的有害影响，而本研究发现PCB还与炎症标志物相关，表明其可伤害肝脏和垂体-甲状腺轴等器官系统，导致无论是否接触病原体均存在终生死亡风险。此外，高PCB暴露种群（如布伦瑞克）雌性首次成功繁殖年龄可能推迟多达10年，约为雌性繁殖寿命的四分之一。这些发现有助于未来种群评估和制定修复保护策略。尽管PCB水平在下降，但LCP场地附近的南佐治亚海岸仍保持高浓度，持续损害利用这些河口水域的海豚的健康与繁殖。