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河口食物網抗生素結合態代謝物的生物富集機制取得新進展

收錄于合集: # 灣區時訊

灣區時訊 近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室徐向榮團隊在河口食物網抗生素結合態代謝物的生物富集機制取得了最新研究進展。相關研究成果“New insight into the bioaccumulation and trophic transfer of free and conjugated antibiotics in an estuarine food web based on multimedia fate and model simulation”發表在Journal of Hazardous Materials上。碩士吳念念為論文第一作者,研究員徐向榮、副研究員劉珊為共同通訊作者。

抗生素作為一類抗菌性藥物廣泛用于治療人類和動物疾病,在畜牧業和水產養殖業中用于提高養殖動物的生長速度。由于進入人和動物體內的抗生素不能被生物體完全吸收,大部分以原藥或代謝物的形式經由尿液和糞便排出體外進入環境中,因此這類藥物在環境中頻繁檢出。研究表明環境濃度的抗生素不僅會嚴重影響水生生物的生理平衡、繁殖力、生長發育和腸道微生物功能,還會引發高水平抗生素耐藥性的傳播,最終通過食物鏈威脅人類健康。已有研究主要集中在自由態抗生素在食物網中的生物富集和傳遞規律。除了暴露環境、理化參數和食物來源外,生物轉化也是食物網中抗生素生物富集和傳遞的關鍵驅動因素。抗生素進入生物體后,可通過Ⅰ相和Ⅱ相代謝生成自由態或葡萄糖醛酸和硫酸鹽結合態的代謝物。需要指出的是,微生物可將抗生素結合態代謝物重新轉化為母體化合物,這表明結合態抗生素可能是環境抗生素的重要來源。因此,系統研究水生生物體中不同形態抗生素的生物富集特征和食物網傳遞規律,有助于我們更加準確評估抗生素帶來的健康和生態風險。

本研究首次運用酶解和非酶解提取方法,定量分析生物樣品中不同形態抗生素的組成和濃度,探討河口食物網中不同形態抗生素的生物富集特征和傳遞規律。研究發現抗生素在不同環境介質和生物體中普遍存在。除磺胺類和四環素外,大部分抗生素在不同水層中的占比相當,而喹諾酮類在沉積物中占主導地位。抗生素的分子量和疏水性可以調控其在各種環境介質中的分布。與非酶解樣品相比,生物樣品酶解后檢出的抗生素濃度和種類均有所增加。該結果表明生物體內結合態抗生素不容忽視,僅定量分析自由態抗生素,將會嚴重低估抗生素在環境中的生態和健康風險。酶解后,更多數量的生物樣品表現出對抗生素的生物富集潛力。在珠江口食物網中,自由態的脫水紅霉素以及結合態的三甲氧芐啶和環丙沙星呈現生物稀釋現象,而自由態的三甲氧芐啶和結合態的氧氟沙星則呈現生物放大趨勢。本研究首次證實了結合態抗生素在河口食物網的傳遞規律,加深了人們對不同形態抗生素在河口食物網中的生物富集特征和傳遞規律的認識,可為準確評估抗生素的生態和健康風險提供重要的基礎數據和技術支持。

圖1 河口食物網環境中自由態和結合態抗生素的賦存特征

該研究得到了國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目、廣州市科技計劃項目、廣東省科技規劃項目的資助。

相關論文信息:

Nian-Nian Wu, Shan Liu*, Ru Xu, Qian-Yi Huang, Yun-Feng Pan, Heng-Xiang Li, Lang Lin, Rui Hou, Yuan-Yue Cheng, Xiang-Rong Xu*, New insight into the bioaccumulation and trophic transfer of free and conjugated antibiotics in an estuarine food web based on multimedia fate and model simulation, Journal of Hazardous Materials,465,2023,133088.

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133088

通訊員/謝文燕 王沐眾 徐曉璐

責任編輯/劉秀


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