城市环境研究所在不同粒径微塑料与抗生素的联合毒性效应研究方面取得新进展

文章来源:城市环境研究所  |  发布时间:2023-01-05  |  【打印】 【关闭

  

  大量使用的塑料制品由于其低效率的回收模式不可避免地带来了微塑料的污染。微塑料在各种水体、沉积物以及水生生物中的检出也被频繁报道。研究表明,微塑料对生物产生毒性效应可能与其尺寸有关。此外,微塑料由于其大的比表面积和疏水性也可以在环境中作为污染物的载体。抗生素作为医疗、养殖中常用的抗菌药物,其对水生生物产生的生态毒性效应一直受到广泛关注。然而,目前针对抗生素和微塑料的毒性研究多针对单一污染物,单一微塑料粒径的毒性,而关于不同粒径微塑料与抗生素联合暴露时的毒性效应尚不明确。

  针对以上问题,中国科学院城市环境研究所颜昌宙研究组以聚苯乙烯塑料和土霉素(OTC)为研究对象,探究了不同尺寸的微塑料与土霉素单一与联合暴露30天后斑马鱼肝脏中微塑料和OTC积累、肝脏组织病理学改变、生物标志物以及转录组响应。研究发现,300nm和50nm塑料颗粒使OTC在肝脏中的累积分别增加了33.8%和44.5%。微塑料和OTC暴露可导致斑马鱼肝脏的组织病理学损伤,并且该损伤呈现微塑料粒径依赖性效应,即随着微塑料尺寸降低,肝脏组织病理损伤更严重。肝脏生物标志物变化结果表明,50nm塑料颗粒的单一与联合暴露诱导产生的综合生物标记物指数(IBR)最大。此外,微塑料单一暴露与联合暴露下斑马鱼肝脏产生了不同的生物标记物响应模式。50nm塑料颗粒、OTC及其联合暴露分别诱导了1330,2693和3965个差异表达基因。基于差异表达基因结果,KEGG富集通路结果表明类固醇生物合成通路在这三种处理中均显著富集,而一些通路(胰岛素信号通路、糖类代谢等)仅在联合暴露组中显著富集。本研究阐明并提供了两种污染物单一与联合暴露后斑马鱼不同水平下响应的详细数据,增强了我们对微塑料和OTC的生态毒性的认识,为揭示微塑料与抗生素对水生生物的联合毒性效应提供新的线索。

  研究结果以Accumulation and ecotoxicological effects induced by combined exposure of different sized polyethylene microplastics and oxytetracycline in zebrafish为题发表在环境领域国际主流期刊Environmental Pollution上。颜昌宙研究员为通讯作者,博士生于子悦为第一作者。该研究得到了中国科学院A类战略先导科技专项子课题(XDA23030203)和国家重点研发计划项目(2018YFE0103300)的支持。

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  图1. 微塑料与土霉素暴露对斑马鱼肝脏组织、生物标记物与转录组响应产生影响