馮義韜，鐘創(chuàng)光

中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣州510275

2-碘芴在鯪魚(Cirrhina molitorella)中的積累、分布、代謝和排泄

馮義韜，鐘創(chuàng)光*

中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣州510275

鹵代芴是近年發(fā)現(xiàn)的新型環(huán)境污染物,目前尚無其生態(tài)毒理學(xué)研究的報道。以125I-2-碘芴(125I-2-IFlu)作為2-碘芴(2-IF-lu)的放射性示蹤劑,研究了2-IFlu在鯪魚(Cirrhina molitorella)中的吸收、分布、代謝和排泄過程；同時,以2-溴芴(2-BrFlu)作為2-IFlu的質(zhì)譜示蹤劑,進(jìn)一步對2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明,鯪魚對2-IFlu的積累表現(xiàn)為波浪式增長,濃集系數(shù)在積累7 d時達(dá)到1 251.13。2-IFlu及其代謝產(chǎn)物主要積累在鯪魚的膽囊部位,峰值時所占比例超過生物總吸收量的60%,此時膽囊的濃集系數(shù)達(dá)78.85×103。鯪魚對2-IFlu的排泄具有清晰的快、慢兩個排泄階段,排泄實驗開始后短時間內(nèi)擁有較快排泄速度,殘留率降至19.20%,之后轉(zhuǎn)入慢速排泄?？炫判蛊?-IFlu及其代謝物仍主要分布于膽囊部位,慢排泄期時分布于其余內(nèi)臟和剩余組織中。對膽汁的甲醇提取物進(jìn)行薄層層析-放射自顯影分析發(fā)現(xiàn),積累4 d時鯪魚膽汁中的2-IFlu全部以其代謝物形式存在,主代謝產(chǎn)物為3種大極性物質(zhì)。經(jīng)質(zhì)譜確認(rèn),鯪魚膽汁中的2-IFlu代謝主產(chǎn)物為2-IF-lu-硫酸酯、2-IFlu-(OH)-硫酸酯、2-IFlu-葡萄糖醛酸和2-IFlu-(OH)-葡萄糖醛酸。表明2-IFlu進(jìn)入鯪魚體內(nèi)后,很快被轉(zhuǎn)化為一相代謝氧化產(chǎn)物,隨之發(fā)生后續(xù)的二相代謝過程進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為極性基團(tuán)加合的代謝產(chǎn)物,最終排出體外。

125I-2-碘芴；鯪魚；積累；代謝；分布

多環(huán)芳烴(PAHs)類物質(zhì)具有明確的遺傳毒性、肝毒性、發(fā)育毒性和致癌性[1-3]、生殖毒性[4]、潛在的心血管毒性[5]等,因此被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署列為持久性有毒物質(zhì)(PTS),已有16種PAHs被美國環(huán)保局(EPA)列為需要優(yōu)先控制的PAHs。鹵代多環(huán)芳烴(HPAHs)是一類重要的PAHs衍生物[6],氯代多環(huán)芳烴(ClPAHs)和溴代多環(huán)芳烴(BrPAHs)近年在環(huán)境中被廣泛檢出[7-8]。ClPAHs是具有與多氯二苯并二噁英(PCDDs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)等物質(zhì)相似平面氯化芳基構(gòu)型的劇毒環(huán)境污染物[15],有研究表明其誘變性強(qiáng)于相應(yīng)的母核PAHs[9]。

鹵代芴(HFlu)屬于HPAHs類物質(zhì)。氯代芴在大氣顆粒相和造紙廠生物淤泥等環(huán)境樣品中被檢出[10-12]；深圳市茅洲河流域沉積物的檢測結(jié)果顯示2-溴芴(2-BrFlu)為首要的HPAHs類污染物[13-14],平均濃度高達(dá)35.3 ng·g-1(0.31～266 ng·g-1),占到了這類物質(zhì)總含量的44%,該物質(zhì)在電子產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用[16-,17],這可能是導(dǎo)致當(dāng)?shù)?-BrFlu污染水平較高的重要原因之一。過去對HFlu的研究表明,環(huán)境中HFlu存在多種來源,發(fā)生機(jī)制目前尚未明確。2-碘芴(2-IFlu)作為有機(jī)電致發(fā)光材料(OLEDs)材料中間體在電子產(chǎn)業(yè)中同樣具有重要用途,然而目前對HPAHs的研究尚處于起步階段,對2-碘芴等單鹵代芴(mono HFlu)的生態(tài)毒理學(xué)研究更未開展。本研究首次使用放射性碘標(biāo)記與穩(wěn)定性溴標(biāo)記聯(lián)用的方法,以125I-2-碘芴(125I-2-IFlu)作為HFlu的放射性標(biāo)記物,利用放射示蹤方法研究了硬骨魚類——鯪魚(Cirrhina molitorella)對2-IFlu吸收、分布、代謝和排泄過程；同時,利用溴化物在質(zhì)譜中具有特殊同位素離子簇峰的特點,以2-BrFlu作為2-IFlu的質(zhì)譜示蹤劑,進(jìn)一步對2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,以期了解2-IFlu等單鹵代芴在淡水魚類體內(nèi)的生態(tài)毒理學(xué)過程。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 實驗材料

鯪魚(Cirrhina molitorella)幼苗購于廣州市花鳥魚蟲市場,于實驗室條件下馴養(yǎng)10周,飼料為市售魚用顆粒型飼料,馴養(yǎng)及實驗時水溫(20±1)℃,光周期L:D=12 h:12 h,實驗開始時鯪魚平均體重為(2.66±0.25)g。

2-碘芴和2-溴芴均為Sigma-Aldrich產(chǎn)品,純度分別為98%和95%,薄層硅膠板G為青島海洋化工廠產(chǎn)品,125I-2-IFlu由本實驗室自行合成、純化,經(jīng)薄層層析法檢驗,純度高于98%。

1.2 實驗方法

鯪魚對水中125I-2-IFlu的吸收與其在魚體內(nèi)分布:在水溫(20±1)℃,光周期L:D=12 h:12 h條件下,于規(guī)格為50 cm×50 cm×30 cm的水族箱中加入20 L淡水,并投放40尾鯪魚。加入含載體的125I-2-IFlu乙醇溶液100μL并連續(xù)攪拌5 min。積累實驗共持續(xù)7 d,期間1 d～6 d于同一時間徹底更換水族箱中水溶液,并重新加入100μL標(biāo)記物。實驗第1天的2 h、6 h、8 h和24 h(1 d)各隨機(jī)取10尾鯪魚稱重并做放射性活度的活體測量；1 d～6 d則是在換水后的6 h和24 h隨機(jī)取10尾鯪魚進(jìn)行稱重及測量,在各取樣時間點同時取3個2 mL水樣進(jìn)行放射性活度測量。根據(jù)放化比度計算積累實驗過程中鯪魚體內(nèi)2-IFlu及其代謝產(chǎn)物的等效濃度。其中1 d、4 d和7 d在完成魚樣活體測量后,隨機(jī)挑選5尾魚進(jìn)行解剖,分離出鱗片、鰓、膽囊、其余內(nèi)臟團(tuán)、肌肉,以及魚體剩余部分,分別進(jìn)行稱重及放射性活度測量。放射性活度均經(jīng)過儀器效率校正及衰變校正。

鯪魚體內(nèi)125I-2-IFlu的排泄與分布:鯪魚對水中125I-2-IFlu的積累達(dá)到7 d時,將所有魚(n=25)進(jìn)行編號后分別轉(zhuǎn)入小塑料網(wǎng)箱內(nèi)飼養(yǎng),在流水狀態(tài)下養(yǎng)殖。通過活體測量跟蹤125I-2-IFlu在魚體中的殘留情況,并于1 d、4 d和21 d完成活體測量后各取5尾魚進(jìn)行解剖,測量其組織器官的重量及放射性活度。

鯪魚膽汁中2-IFlu的代謝物分析:125I-2-IFlu積累4 d的鯪魚膽汁用甲醇重復(fù)提取3次,合并提取液并濃縮進(jìn)行薄層層析-放射自顯影分析。同時,以2-BrFlu作為 2-IFlu的質(zhì)譜示蹤劑,將定量的 2-BrFlu添加于飼料中,連續(xù)10 d投喂5條鯪魚。11 d時,解剖3尾鯪魚收集膽汁,甲醇提取并濃縮后進(jìn)行質(zhì)譜分析,使用ESI電離源,負(fù)譜模式。

圖1 鯪魚(Cirrhina molitorella)總體對水中2-碘芴(2-IFlu)富集的等效濃度(a)和濃集系數(shù)(b)Fig.1 Equipotent concentration(a)and concentration factor(b)during accumulation of 2-Iodofluorene(2-IFlu) from water by mud carpCirrhina molitorella

表1 積累實驗期間鯪魚體內(nèi)2-IFlu的器官組織分布比例(%)Table 1 Distribution of 2-IFlu in organs and tissues of Cirrhina molitorelladuring accumulation experiment(%)

表2 積累實驗期間鯪魚體內(nèi)各器官組織2-IFlu的濃集系數(shù)Table 2 The concentration factors of 2-IFlu in organs and tissues ofCirrhina molitorelladuring accumulation experiment

2 結(jié)果(Results)

2.1 2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的積累和分布

鯪魚總體對2-IFlu(母體及代謝物)積累如圖1所示,初次暴露于2-IFlu中2 h后,鯪魚體內(nèi)積累等效濃度為1.54μg·g-1；2 h～8 h期間,魚體等效濃度持續(xù)升高；24 h時魚對2-IFlu的積累較8 h時有所下降。至此,鯪魚初次暴露于2-IFlu中24 h后,對2-IFlu的積累量為1.75μg·g-1(濕重)。隨后使鯪魚持續(xù)暴露于2-IFlu環(huán)境中直至7 d,在每次換水后6 h內(nèi),魚體等效濃度表現(xiàn)為上升趨勢,6 h前后達(dá)到每天內(nèi)的峰值；6h～24h魚體等效濃度略有下降。這表明鯪魚對2-IFlu具有一定的排泄能力,當(dāng)水體環(huán)境中2-IFlu的等效濃度顯著降低時,魚體對2-IF-lu的排泄大于吸收,表現(xiàn)為魚體等效濃度下降。隨后每個24 h內(nèi)等效濃度均出現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律,在7 d的積累過程中表現(xiàn)為波浪式增長。2-IFlu的積累峰值出現(xiàn)在6 d+6 h,此時等效濃度可達(dá)7.42μg·g-1。鯪魚對水中2-IFlu積累的濃集系數(shù)如圖1b所示,積累過程中同樣表現(xiàn)出波浪形變化。在為期7 d的持續(xù)暴露中,濃集系數(shù)同樣呈波浪式升高, 6.25 d時到達(dá)本次積累實驗的峰值1 392.62,隨后略有下降,表明在7 d的積累過程中,鯪魚對2-IFlu的積累仍未到達(dá)平衡期。

2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的分布情況如表1所示。2-IFlu進(jìn)入鯪魚體內(nèi)1 d后,主要分布于內(nèi)臟團(tuán)(重量為魚體總重的9.5%),含量占總積累量的比例達(dá)92.31%；其中膽囊更以不超過魚體總重0.5%的低重量富集了2-IFlu在魚體內(nèi)總積累量的45.18%。其次分布于除去鱗片,鰓和內(nèi)臟團(tuán)后的剩余組織中,比例為6.96%。經(jīng)過連續(xù)7 d的暴露后,魚體吸收的2-IF-lu仍主要分布于內(nèi)臟團(tuán)(91.09%),并且膽囊的富集比例不斷增加,2 d時已超過整體的50%,7 d時達(dá)到了內(nèi)臟團(tuán)的65.83%,魚整體的59.97%,成為2-IFlu積累量最高的器官；但積累過程中內(nèi)臟團(tuán)分布比例表現(xiàn)為緩慢下降,剩余組織分布比例逐漸上升,表明隨著鯪魚在2-IFlu中暴露時間增加,鯪魚體內(nèi)該物質(zhì)的分布存在從代謝器官向剩余組織轉(zhuǎn)移的趨勢。

各組織器官的濃集系數(shù)可以反映其對水中2-IFlu的富集能力(表2)。7 d的積累過程中,膽囊始終擁有最高的濃集系數(shù),遠(yuǎn)超其余組織器官。積累至4 d時膽囊濃集系數(shù)為46.37×103,較1 d時明顯更低；7 d時膽囊濃集系數(shù)升高至78.85×103,尚未趨于穩(wěn)定。其次是膽囊外的其余內(nèi)臟,1 d時濃集系數(shù)為3 694.22,而后逐漸降低至7 d時的2 738.44。除內(nèi)臟團(tuán)外,其余組織器官的濃集系數(shù)則十分接近。其中鱗片濃集系數(shù)表現(xiàn)為小范圍內(nèi)波動,均值為73.54；鰓和肌肉的濃集系數(shù)緩慢升高；剩余的組織器官則與膽囊具有相同的先降低、后升高的變化趨勢,但尚未趨于穩(wěn)定。

2.2 鯪魚對2-IFlu的排泄和分布

鯪魚總體對2-IFlu的排泄具有快、慢2個階段,如圖2所示。1 d～3 d時鯪魚處于快排泄階段,平均排泄速度為26.93%·d-1,24 h后總體殘留率為49.50%,3 d時總體殘留率已降至19.2%,2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的生物半衰期約為1 d。3 d后總體排泄轉(zhuǎn)入慢排泄階段,至21 d時殘留率為1.49%。鯪魚總體排泄過程中未觀測到平臺期,表明在正常狀態(tài)下該物種可對2-IFlu進(jìn)行連續(xù)排泄。

鯪魚個體對2-IFlu排泄的差異較大(圖2b)。個體的排泄基本符合總體排泄規(guī)律,存在明顯的快、慢2個階段,快排泄期大多位于0 h～1 d,快排泄期結(jié)束后殘留率均降至50%以下。排泄過程中觀察到部分個體存在短暫的平臺期或短時間的排泄速度驟降現(xiàn)象,出現(xiàn)時間為3 d±1 d,持續(xù)24 h?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)未表明平臺期的出現(xiàn)具有個體傾向性,僅隨機(jī)出現(xiàn)于少數(shù)個體中。

圖2 暴露于2-IFlu 7 d后鯪魚總體(a)和個體(b)的排泄Fig.2 Excretion of 2-IFlu after constant exposure for 7 days byCirrhina molitorella,average of a group(a)and individuals(b)

排泄階段1 d和4 d時2-IFlu在膽囊殘留等效濃度均為各器官之首,分別為 521.69μg·g-1和472.02μg·g-1(濕重)。但在其排泄過程中2-IFlu濃度的下降速度也遠(yuǎn)超其他器官:1 d時膽囊等效濃度為0 h的90.48%,4 d時降至2.04%(10.62μg·g-1),21 d時殘留等效濃度僅為0 h的0.06%。表明分布于膽囊中的2-IFlu極易被排出。其余組織器官殘留等效濃度的下降速度則較為接近,至21 d時,殘留等效濃度下降最慢的器官為鰓,為排泄0 h的14.14%(表3)。

表3 排泄期間鯪魚體內(nèi)各器官組織2-IFlu的殘留等效濃度(ng·g-1)Table 3 Equipotent concentration of 2-IFlu in organs and tissues ofCirrhina molitorelladuring excretion(ng·g-1)

同時,由于各器官組織的排泄速度不同,隨著排泄時間延長2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的分布也在不斷改變(表4)。排泄1 d時,內(nèi)臟團(tuán)(含膽囊)中2-IFlu含量占魚整體含量的比例為92.5%,與積累階段內(nèi)臟團(tuán)中2-IFlu含量比例相比變化不明顯；其中膽囊的等效物質(zhì)含量占魚整體含量的77.58%,較排泄0 h所占的比例有所升高；而其余內(nèi)臟中等效2-IFlu含量占魚整體含量的比例降至14.92%。表明鯪魚停止吸收外源性2-IFlu 24 h后,體內(nèi)已積累的2-IFlu絕大部分布于內(nèi)臟團(tuán)中,在內(nèi)臟團(tuán)中這些物質(zhì)則持續(xù)向膽囊轉(zhuǎn)移。排泄進(jìn)行至4 d時,2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的分布發(fā)生較大改變。雖然仍主要分布于內(nèi)臟團(tuán),但其比例降至74.73%；其中膽囊的含量比例顯著下降,僅占整體含量的9.06%,導(dǎo)致其余內(nèi)臟的相對含量比例大幅上升至整體的65.67%；分布于剩余組織中的物質(zhì)比例由 1 d時的 6.52%顯著升高至22.52%。綜合上述結(jié)果,可知快排泄階段魚體富集的2-IFlu大量向膽囊轉(zhuǎn)移,并較快被排出體外,表現(xiàn)為快排泄期魚總體殘留率以及膽囊中該物質(zhì)濃度的迅速下降。排泄至21 d時,剩余組織的含量比例繼續(xù)升高,達(dá)到32.77%；而除膽囊外的其余內(nèi)臟的含量比例略有降低,為60.96%,此時膽囊中的2-IFlu僅占整體含量的1.47%。鱗片和鰓的含量比例在整個排泄過程中表現(xiàn)為緩慢上升,21 d時二者含量之和僅占整體含量的4.80%。慢排泄期由于鯪魚對2-IFlu的排泄趨于平緩,不再觀察到膽囊對該物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物顯著的濃集效應(yīng),當(dāng)2-IFlu在鯪魚體內(nèi)的殘留降到極低水平后,其余內(nèi)臟和剩余組織中該物質(zhì)的高殘留效應(yīng)開始凸顯。

表4 排泄期間鯪魚體內(nèi)2-IFlu的器官組織分布比例(%)Table 4 Distribution percentage of 2-IFlu in organs and tissues ofCirrhina molitorelladuring excretion(%)

2.3 膽汁中的2-IFlu代謝產(chǎn)物分析

從放射自顯影結(jié)果可以看出,125I-2-IFlu進(jìn)入魚體4 d后,發(fā)生了非常顯著的結(jié)構(gòu)變化。以石油醚為展層劑,展層至初始前沿的條件下,母體marker斑點位于Rf=0.56處,而4 d膽汁的甲醇提取物斑點仍位于原點處,無法被石油醚展開,表明此時膽汁中的放射性物質(zhì)已被轉(zhuǎn)化為非125I-2-IFlu母體的代謝產(chǎn)物(圖3)。而后對膽汁甲醇提取物做進(jìn)一步雙向薄層分析,在二氯甲烷展層條件下提取物仍位于原點；在丙酮條件下可見一灰度較淺斑點M1(Rf= 0.96),而原點處的剩余物質(zhì)仍占主要比例(圖3b)。隨后以95%乙醇為條件對原點處的剩余物質(zhì)進(jìn)行展層,可分離出3種大極性代謝物M2(Rf=0.51), M3(Rf=0.45)和M4(原點)組成,其中M3灰度遠(yuǎn)深于其他斑點,為4 d膽汁中125I-2-IFlu的代謝主產(chǎn)物(圖3)。

圖3 鯪魚積累125I-2-IFlu 4 d后膽汁甲醇提取物石油醚單向(a)和丙酮(縱向)、95%乙醇(橫向)雙向薄層層析放射自顯影(b)注:M1、M2、M3、M4分別為4種代謝物。Fig.3 Chromatography and autoradiography of the methanol extract from the bile ofCirrhina molitorellaexposed to125I-2-IFlu for 4 days,the TLC plate was developed by petroleum ether(a),and developed by acetone in Y-axis,and by ethanol(95%)in X-axis(b)Note:M1,M2,M3,M4 stand for four different metabolites.

圖4 鯪魚積累2-BrFlu 10 d后的膽汁甲醇提取物質(zhì)譜圖Fig.4 The MS spectrum of methanol extract from the bile ofCirrhina molitorellaexposed to 2-BrFlu for 10 days

鯪魚積累2-BrFlu 10 d后膽汁甲醇提取物經(jīng)質(zhì)譜分析(圖4),共發(fā)現(xiàn)2-BrFlu的4種代謝產(chǎn)物,分別是2-BrFlu-硫酸酯([M-H]－=339)、2-BrFlu-(OH)-硫酸酯([M-H]－=355)、2-BrFlu-葡萄糖醛酸([M-H]－=435)和2-BrFlu-(OH)-葡萄糖醛酸([M-H]－=451),均為二相代謝加合產(chǎn)物；此外,未能觀察到4種代謝產(chǎn)物的前體物質(zhì),即經(jīng)一相代謝過程生成的羥化產(chǎn)物2-BrFlu-OH或2-BrFlu-(OH)2。根據(jù)2-BrFlu與2-IFlu結(jié)構(gòu)上的高度相似性,可推測持續(xù)暴露于2-IFlu環(huán)境中的鯪魚,膽汁中也含有這4種形式的代謝主產(chǎn)物,即2-IFlu-硫酸酯、2-IFlu-(OH)-硫酸酯、2-IFlu-葡萄糖醛酸和2-IFlu-(OH)-葡萄糖醛酸。至于4種代謝產(chǎn)物對應(yīng)于125I-2-IFlu薄層層析板上哪個具體的斑點,還需進(jìn)一步研究確認(rèn)。

3 討論(Discussion)

斑馬魚對Flu的富集研究證實[18],Flu可在其體內(nèi)積累,但生物富集系數(shù)(BCF)處于較低水平,富集過程中觀察到的濃集系數(shù)(CF)值最高僅為58.0,低于大部分有機(jī)污染物的BCF,也遠(yuǎn)低于Papa等[19]通過Flu化學(xué)結(jié)構(gòu)分析計算出的CF值1 698.24,以及與Flu結(jié)構(gòu)高度相似的2-IFlu在本研究中所得CF值。部分原因可能與其所用的實驗方法有關(guān),在該實驗中,作者選用改進(jìn)的超聲提取法,利用超聲波細(xì)胞粉碎器對剪碎的斑馬魚魚體用二氯甲烷進(jìn)行2次超聲破碎5 min,提取Flu,由于二氯甲烷與水的不相溶,很難排除由于提取不完全而低估了魚體內(nèi)的芴含量的可能性,同時,芴的極性代謝產(chǎn)物也無法被檢測。而我們獲得的暴露于2-IFlu 7 d鯪魚整體CF值比Papa等[19]計算出來的芴的CF值稍低,但在同一量級。如果暴露時間延長至其積累平臺期,預(yù)計這種差異將繼續(xù)縮小甚至達(dá)到理論預(yù)測上的反超。鯪魚初次暴露于2-IFlu環(huán)境中2 h后,其CF可達(dá)到500.24。在為期7 d的2-IFlu暴露過程中,CF始終呈升高狀態(tài),7 d時可達(dá)1 251.13,此時鯪魚對該物質(zhì)的富集仍未進(jìn)入平衡期。表明相比于Flu,2-IFlu在淡水魚類體內(nèi)可能發(fā)生更高水平的富集。

魚類對有機(jī)污染物具有高效的生物轉(zhuǎn)化能力,導(dǎo)致在其肌肉和肝臟等常規(guī)檢測組織中所測得的污染物母體濃度往往偏低,而污染物在魚類體內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化形成相應(yīng)代謝產(chǎn)物后會富集到膽汁中,經(jīng)由腸道排出體外[20-21]。Krahn等[22]使用檢測魚類體內(nèi),特別是膽汁中PAHs代謝產(chǎn)物含量的方法評估了英國鰨魚(Parophrys vetulus)的PAHs類污染物暴露水平,并證明了這一方法比直接檢測肌肉等組織中污染物母體含量更為準(zhǔn)確。而本實驗室過去的工作也證明了鯪魚對四溴雙酚A(TBBPA)的代謝主要為二相代謝,TBBPA與葡萄糖醛酸和硫酸酯形成加合物并分泌到膽囊中,進(jìn)一步提出對TBBPA等酚類有機(jī)污染物暴露水平的評估應(yīng)建立在使用β-葡糖醛酸酶和硫酸酯酶對膽汁所富集的二相代謝產(chǎn)物進(jìn)行水解的基礎(chǔ)上[23]。本研究中,利用放射性125I標(biāo)記2-IFlu使鯪魚對該物質(zhì)的CF測定覆蓋了生物體內(nèi)2-IFlu母體及其代謝產(chǎn)物2種形式,因而所得結(jié)果對于評價淡水魚類對2-IFlu的真實富集水平具有重要參考價值。

通過2-BrFlu質(zhì)譜示蹤,可知暴露于2-IFlu環(huán)境下鯪魚膽汁中該物質(zhì)的代謝主產(chǎn)物為2-IFlu-硫酸酯、2-IFlu-(OH)-硫酸酯、2-IFlu-葡萄糖醛酸和2-IF-lu-(OH)-葡萄糖醛酸。經(jīng)過10 d的積累,膽汁中并未發(fā)現(xiàn)2-BrFlu的二相代謝加合物的前體物質(zhì),結(jié)合125I-2-IFlu放射性示蹤的結(jié)果,推測由于鯪魚對HFlu具有較強(qiáng)的代謝能力,一相代謝羥化產(chǎn)物生成后很快即進(jìn)入二相代謝途徑,被轉(zhuǎn)化為極性更強(qiáng)、毒性更低的二相代謝產(chǎn)物,因而未被觀察到。在Grantham等[24]關(guān)于大鼠和豚鼠對Flu代謝的研究中,觀察到一相代謝產(chǎn)物2,9-二羥基芴,由于動物體內(nèi)酶催化反應(yīng)均具有較強(qiáng)底物特異性,鑒于2-IFlu和2-BrFlu在Flu的2位碳原子上發(fā)生了鹵族元素取代,因此我們認(rèn)為鯪魚體內(nèi)2-IFlu和2-BrFlu經(jīng)一相代謝最有可能在9位以及與2位碳原子等價的7位碳原子處發(fā)生雙羥化反應(yīng),單羥化反應(yīng)則在這2個位點隨機(jī)發(fā)生,生成相應(yīng)的代謝產(chǎn)物。

研究結(jié)果表明,長期暴露于2-IFlu環(huán)境中,該物質(zhì)可在鯪魚體內(nèi)發(fā)生積累。大部分積累的2-IFlu以生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物形式高度濃集到膽汁中,與Krahn的結(jié)果完全吻合,表明膽汁也適合作為評價淡水魚類對2-IFlu等單鹵代芴暴露水平的暴露標(biāo)志物。

[1]Barhoumi R,Mouneimne Y,Ramos E,et al.Multiphoton spectral analysis of benzo[a]pyrene uptake and metabolism in a rat liver cell line[J].Toxicology and Applied Pharmacology,2011,253(1):45-56

[2]Harris D L,Huderson A C,Niaz M S,et al.Comparative metabolism of benzo(a)pyrene by ovarian microsomes of various species[J].Environmental Toxicology,2009,24 (6):603-609

[3]Jacques C,Jamin E L,Perdu E,et al.Characterisation of B(a)P metabolites formed in an ex vivo pig skin model using three complementary analytical methods[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2010,396(5):1691-1701 [4]Ji G,Gu A,Zhu P,et al.Joint effects of XRCC1 polymorphisms and polycyclic aromatic hydrocarbons exposure on sperm DNA damage and male infertility[J].Toxicological Sciences,2010,116(1):92-98

[5]Clark J D,Serdar B,Lee D J,et al.Exposure to polycyclic aromatichydrocarbonsand serum inflammatory markers of cardiovascular disease[J].Environmental Research,2012,117:132-137

[6]Fu P P,Von Tungeln L S,Chiu L H,et al.Halogenatedpolycyclic aromatic hydrocarbons:A class of genotoxic environmental pollutants[J].Journal of Environmental Science&Health Part C,1999,17(2):71-109

[7]Horii Y,Ok G,Ohura T,et al.Occurrence and profiles of chlorinated and brominated polycyclic aromatic hydrocarbons in waste incinerators[J].Environmental Science& Technology,2008,42(6):1904-1909

[8]Horii Y,Ohura T,Yamashita N,et al.Chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments from industrial areas in Japan and the United States[J].Archives of Environmental Contamination and Toxicology,2009,57(4): 651-660

[9]Bhatia A L,Tausch H,Stehlik G.Mutagenicity of chlorinated polycyclic aromatic compounds[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,1987,14(1):48-55

[10]Koistinen J,Paasivirta J,Nevalainen T,et al.Chlorophenanthrenes,alkylchlorophenanthrenes and alkylchloronaphthalenes in kraft pulp mill products and discharges [J].Chemosphere,1994,28(7):1261-1277

[11]Koistinen J,Paasivirta J,Nevalainen T,et al.Chlorinated fluorenes and alkylfluorenes in bleached kraft pulp and pulp mill discharges[J].Chemosphere,1994,28(12): 2139-2150

[12]Ohura T,Sawada K-I,Amagai T,et al.Discovery of novel halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons in urban particulate matters:Occurrence,photostability,and AhR activity[J].Environmental Science&Technology, 2009,43(7):2269-2275

[13]Sun J L,Ni H G,Zeng H.Occurrence of chlorinated and brominated polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments in Shenzhen,South China and its relationship to urbanization[J].Journal of Environmental Monitoring, 2011,13(10):2775-2781

[14]孫建林,倪宏剛,丁超,等.深圳茅洲河表層沉積物鹵代多環(huán)芳烴污染研究[J].環(huán)境科學(xué),2012,33(9):3089-3096 Sun J L,Ni H G,Ding C,et al.Halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments of Maozhou River,Shenzhen[J].Environmental Science,2012,33(9): 3089-3096(in Chinese)

[15]Wang J,Chen S,Tian M,et al.Inhalation cancer risk associated with exposure to complex polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures in an electronic waste and urban area in South China[J].Environmental Science&Technology,2012,46(17):9745-9752

[16]Gross M,Müller D C,Nothofer H G,et al.Improving the performance of doped π-conjugated polymers for use in organic light-emitting diodes[J].Nature,2000,405(6787): 661-665

[17]Su S J,Sasabe H,Takeda T,et al.Pyridine-containing bipolar host materials for highly efficient blue phosphorescent OLEDs[J].Chemistry of Materials,2008,20(5): 1691-1693

[18]劉翔宇.再生水中多環(huán)芳烴芴的生物毒性分析[D].天津:天津城建大學(xué),2013:23-29 Liu X Y.The biological toxicity analysis of PAHs fluorene in the recycled water[D].Tianjin:Tianjin Chengjian University,2013:23-29 (in Chinese)

[19]Papa E,Dearden J,Gramatica P.Linear QSAR regression models for the prediction of bioconcentration factors by physicochemical properties and structural theoretical molecular descriptors[J].Chemosphere,2007,67(2):351-358

[20]Van Der Oost R,Van Gastell,Worst D,et al.Biochemical markers in feral roach(Rutilus rutilus)in relation to the bioaccumulation of organic trace pollutants[J].Chemosphere,1994,29(4):801-817

[21]Beyer J,Jonsson G,Porte C,et al.Analytical methods for determining metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH)pollutants in fish bile:A review[J].Environmental Toxicology and Pharmacology,2010,30(3):224-244

[22]Krahn M M,Rhodes L D,Myers M S,et al.Associations between metabolites of aromatic compounds in bile and the occurrence of hepatic lesions in English sole(Parophrys vetulus)from Puget Sound,Washington[J].Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 1986,15(1):61-67

[23]徐永豐.四溴雙酚A在鯪魚體內(nèi)的積累、分布和代謝[D].廣州:中山大學(xué),2014:57-74 Xu Y F.Accumulation,distribution and metabolism of tetrabromobisphenol A(TBBPA)in mud carp(Cirrhina molitorella)[D].Guangzhou:Sun Yat-sen University, 2013:57-74(in Chinese)

[24]Grantham P H.Metabolism of Fluorene-9-C14 in rats, guinea pigs,and rabbits[J].Biochemistry,1963,2(3): 610-616

Study on the Accumulation,Distribution,Metabolism and Excretion of 2-Iodofluorene in Mud Carp,Cirrhina molitorella

Feng Yitao,Zhong Chuangguang*
School of Life Sciences,Sun Yatsen University,Guangzhou 510275,China

28 May 2015 accepted 20 July 2015

Halogenated fluorene is a new type of environmental contaminants discovered recently.However,their ecotoxicological profiles remain largely unknown.In this study we used125I-2-Iodofluorene(125I-2-IFlu)as a radioactive tracer to study the accumulation,distribution,metabolism and excretion of 2-Iodofluorene(2-IFlu)in mud carp(Cirrhina molitorella).In addition,2-Bromofluorene(2-BrFlu)was used as a mass spectrometry tracer to characterize the metabolites of 2-IFlu in the fish.The results showed that the accumulation of 2-IFlu in mud carp presented a fluctuant increase and did not reach plateau during the 7 days’exposure.The accumulation factor reached to 1 251.13 by the 7thday.2-IFlu was mainly distributed in the gall bladder,accounting for more than 60%of the2-IFlu values detected in the fish.The accumulation factor in gall bladder reached 78.85×103.The excretion for 2-IFlu from the fish was clearly composed of a fast excretion phase and a slow excretion phase.At the end of the fast excretion phase,the retention rate of 2-IFlu in fish decreased to 19.2%,and then the excretion switched to slow phase.During the fast excretion phase,2-IFlu was mainly in gall bladder whereas 2-IFlu was distributed in in other visceral tissues during the slow excretion phase.Mass spectrometric analyses of 2-BrFlu metabolites suggested that, 2-IFlu was quickly transformed into three highly polar metabolites and no parent 2-IFlu could be detected in the gall bladder of mud carp after a 4 days’exposure.2-IFlu-sulfate,2-IFlu-(OH)-sulfate,2-IFlu-glucuronide and 2-IFlu-(OH)-glucuronide were the dominant metabolites of 2-IFlu in the bile of mud carp.The results indicate that mud carp can rapidly transform 2-IFlu into its hydroxide after a process of phase-Ⅰ metabolism,and produce higher polar metabolites by phase-Ⅱmetabolism,and eventually excrete them from the body.

125I-2-Iodofluorene;mud carp;accumulation;metabolism;distribution

2015-05-28 錄用日期:2015-07-20

1673-5897(2016)1-209-08

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150528005

馮義韜,鐘創(chuàng)光.2-碘芴在鯪魚(Cirrhina molitorella)中的積累、分布、代謝和排泄[J].生態(tài)毒理學(xué)報,2016,11(1):209-216

Feng Y T,Zhong C G.Study on the accumulation,distribution,metabolism and excretion of 2-iodofluorene in mud carp,Cirrhina molitorella[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(1):209-216(in Chinese)

馮義韜(1989-),男,碩士,研究方向為生態(tài)毒理學(xué),E-mail:1062241258@qq.com；

),E-mail:lsszcg@mail.sysu.edu.cn

簡介:鐘創(chuàng)光(1961—)，男，碩士，副教授，主要研究方向為核技術(shù)應(yīng)用與生態(tài)毒理學(xué)。