“目前在我国,对生态环境和农产品安全进行的风险管控通常只针对一种污染物,但是当多种污染物联合暴露时,对单个污染物进行风险评估可能会低估多种污染物共存时对环境生物和人体健康的潜在危害。”浙江省农科院质量营养所王彦华博士告诉记者。
近日,浙江省农科院农产品质量安全与营养研究所农产品质量安全风险评估研究室关于重金属与农药联合暴露对鱼类跨代影响的研究成果“Transgenerational effects of co-exposure to cadmium and carbofuran on zebrafish based on biochemical and transcriptomic analyses” 在国际环境科学类权威杂志Journal of Hazardous Materials [影响因子(IF)= 14.2] 在线发表。王彦华博士为论文第一作者,王强研究员为通讯作者,吕露博士、王豆博士和杨桂玲博士等参与了该项研究。该成果有助于更好的了解重金属和农药联合暴露于生物体后,对其后代在早期生命阶段的潜在毒性效应,并有助于推进化学混合物的联合暴露风险评估。该研究得到了国家重点研发项目(2018YFC1603000)、浙江省重点研发项目(2020C02023)和农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室自主设计课题(2010DS700124-ZZ2003)等项目的资助。
在现实环境中,低浓度重金属和农药往往同时或先后进入生态环境和农产品中,包括人类在内的各种生物体均长期暴露于低浓度的化学品混合物中,造成复合污染。然而,以往的研究大多局限于单个化学物的短期毒性评价,获得的试验结果不能满足客观现实要求。因此,对多种不同农药等化学品复合污染开展长期慢性毒性效应及其致毒机理研究,并在其基础上实施联合暴露风险评估、监测与防控变得愈发重要。
“镉是当前我国污染最为严重和普遍的重金属品种,具有难降解性,而克百威作为农药,则被广泛适用于棉花、花生和水稻害虫的防治,半衰期较长,我们采用镉与克百威联合暴露于与人类基因组具有87%同源性的斑马鱼,这使得污染物在斑马鱼上获得的结果在一定程度上可以外推到人体健康。”王彦华表示,迄今为止,有关重金属和农药联合暴露对生物体后代潜在毒副作用的研究依然不够深入,在此背景下,团队研究了镉和克百威联合暴露对斑马鱼及其后代的毒性效应,而本次研究的创新点,便集中在以重金属与农药为案例的“联合暴露”与“跨代毒性”的影响这两方面。
在“联合暴露”方面,镉和克百威的联合暴露,可明显改变雌性斑马鱼的肝脏卵黄蛋白原水平。此外,与对照组相比,所有单独和联合暴露均明显诱导雌性斑马鱼肝脏的氧化损伤和卵巢组织学形态破坏。这暗示联合暴露可对生物体解毒和生殖功能造成损伤。
在“跨代毒性”方面,通过母源性传递,镉和克百威也对第一代幼鱼产生毒性,与对照组相比,甲状腺激素T4和VTG水平、细胞色素P450活性以及与激素、氧化应激和凋亡相关的基因的相对转录水平发生了显著变化。这表明镉和克百威联合暴露可影响后代第一代的正常代谢的激素水平、解毒酶活性和内环境的稳定及多个系统的发育等毒副作用。综合生物标志物反应分析表明,镉主要诱导内分泌紊乱并影响解毒,而克百威对细胞凋亡的影响最大。通过转录组分析,这些效应也反映在第一代幼鱼的整体基因表达模式中,并且它们还可影响能量代谢。
“总体来看,重金属与农药联合暴露可对生态环境和人类健康产生严重毒副作用,应加强对复合污染的管控。”王彦华博士认为,结合当前农业问题和环保需求,国家对农药提出的“减施增效”实施策略的必不可少,同时,要逐步理清生态环境和农产品中多残留现象较为严重的化学物种类,制定初步的联合暴露优先评估清单;此外,应深入开展化学物动力学和毒效学研究,定量描述化合物在生物体内吸收、分布、代谢和排泄的过程及其动力学,阐明互作规律。
近年来,王彦华博士一直从事农产品和生态环境中重要污染物(重金属、农药和毒素等)联合暴露的毒性效应及其机理研究,系统地阐明了典型污染物共存时的环境安全和健康风险及其可能的分子机理,主持承担了国家重点项目子课题、国家自然科学基金和浙江省重点研发项目等项目,取得了阶段性成果,已发表SCI论文30余篇,h 指数为24,参与获得了省部级科技进步奖3项,在环境农药复合污染领域具有一定影响。
本报记者 陈嘉宜
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