HBCD不同异构体对中国近海代表性桡足类的毒理研究

Hexabromocyclododecane (HBCD), one of the most widely used brominated flame retardants,includes a group of diastereoisomers and the major ones are (±)α-，β-，γ-HBCD. They are persistent in the environment, toxic to the aquatic organisms and bioaccumulative in marine animals. It is unknown that whether there is difference in the toxicity and toxic mechanism among the diastereoisomers. Moreover, the toxicity of HBCD to marine copepods, one of the most important parts in marine ecology, is still not well understood. Here we propose to use the representive copepod species of Chinese coastal area, i.e., calanoid copepod Calanus sinicus and harpacticoid copepod Tigriopus japonicus, to test the toxicity of different HBCD stereoisomers, reveal the major bioisomerization and biotransformation pathways for detoxification or intoxication, and expolore the possible toxic mechanisms by proteomics approach. The results of this study will shed important light on the understanding of HBCD toxicity to marine organisms and provide important information for marine environmental risk assessment of HBCD.

六溴环十二烷(HBCD)是一组含多种立体异构体的新型溴代阻燃剂，主要有(±)α-，β-，γ-HBCD六种。它们具有持久性有机污染物的特性，能在海洋生物体内富集，并对水生生物有很强的毒性，但它们之间是否在毒性效应和毒理机制上有差异还未被报道过。另外HBCD对海洋生态系统重要一环- - 海洋桡足类的的毒性也鲜见报道。本项目拟以中国近海代表性海洋桡足类- - 浮游性中华哲水蚤和底栖性日本虎斑猛水蚤为研究对象，立足于比较HBCD主要异构体 [(±)α-，β-和γ-HBCD] 对海洋桡足类的毒性效应差异、揭示它们在桡足类体内进行代谢转化的主要途径以及所导致的解毒或增毒机制，并进一步进行蛋白质组学分析，以探讨HBCD在海洋桡足类中的毒性作用机制和生物体对其的应激反应机制。本研究项目有助于更全面认识HBCD异构体在海洋生物中的毒害作用，为评估HBCD对海洋生态系统造成的潜在影响提供科学依据。

六溴环十二烷(HBCD)为海洋环境中的持久性有机污染物，主要由α-，β-和γ-HBCD三种异构体组成。它们能在海洋生物体内富集，并对水生动物具有毒性。在环境介质中（包括水和底泥），HBCD的主要成分为γ-HBCD；但在环境生物体内，α-HBCD为最主要的构型；且随着营养级的增加生物体内α-HBCD的比重增加。现今对HBCD的环境风险评估主要以技术性HBCD，即γ-HBCD为主的工业性HBCD为暴露物，没有考虑到三种异构体可能的毒性差异。而且毒理测试生物主要以淡水物种为主，极少以海洋物种作为测试生物。本项目以中国近海代表性海洋桡足类日本虎斑猛水蚤为研究对象，首先建立从技术型HBCD (tHBCD) 分离纯化出α-, β-, γ-HBCD的方法，然后分别进行三种异构体的急、慢性暴露，比较他们的毒性区别。三种异构体对日本虎斑猛水蚤的慢性致死毒性高低顺序为β-HBCD > α-HBCD > γ-HBCD；而发育毒性则相似，均在低浓度下（8-30 µg/L）即可引起显著发育延迟。通过比较三种异构体在日本虎斑猛水蚤中的生物富集效应可知α-HBCD和γ-HBCD相较于β-HBCD具有比较高的吸收速率；清除速率则是β-HBCD和γ-HBCD比α-HBCD高。从而造成α-HBCD有最高的生物富集因子，γ-HBCD其次，β-HBCD的BCF最低。这与环境中实际测得的生物体内的HBCD异构体比例相似，说明HBCD异构体不同的生物富集能力造成了环境生物体内异构体比例的不同。HBCD主要引起毒性效应的机制为诱导产生过量的活性氧化物(ROS), 造成DNA氧化损伤，激发细胞进行程序性凋亡，因而扰乱个体正常发育，造成发育延缓，甚至在高浓度产生致死效应。其中β-HBCD由于有最高的慢性致死性以及最低的生物富集因子，其造成致死的有效剂量远远低于α- HBCD和γ-HBCD，需要在未来评估HBCD对海洋生态系统造成的潜在影响时引起特别关注。本研究结果将为近一步科学评估HBCD对海洋生态系统造成的潜在影响提供科学依据。