多氯联苯对水生动物致毒及解毒机理

■许友卿 李云杰 丁兆坤

(广西大学水产科学研究所广西高校水生生物健康养殖与营养调控重点实验室，广西南宁 530004)

多氯联苯(Polychlorinated biphenyls，PCBs)是联苯的一个以上氢原子被氯原子取代而形成的具有持久性的有机污染物，现发现有209种同分异构体[1]。PCBs对生物的生殖、神经、内分泌等系统都有毒害作用[2]；PCBs为脂溶性，易通过食物链进入动物与人体，致癌、致畸及基因突变[3-5]。虽然PCBs早已停止生产和使用，但在土壤和水中仍存在着大量的PCBs，这些污染物无时无刻都在通过各种途径尤是食物链危害水生动物和人类健康[6-7]。

目前许多研究主要集中于其影响(致毒)方面，研究其致毒机理相对较少，研究解毒及解毒机理的更少。

本文重点综述PCBs对水生动物致毒及其机理、解毒及其机理研究进展，以便更深入地研究之，为控制、防治PCBs污染和危害，保护水生动物和生态环境，发展可持续的渔业，进而保障人类健康提供科学参考。

1 PCBs对水生动物致毒及其机理

1.1 PCBs对水生动物的影响(致毒)

PCBs导致水生动物发育畸形。斑马鱼(Barchydanio rerio var)胚胎暴露于PCB126环境下，出现心包和卵黄囊水肿、损伤下颌增长、脊柱弯曲、头部水肿等发育畸形，畸形率随PCBs浓度增加而增加[8]。Lyche等[9]指出，包括PCBs等的多种持久性有机污染物能引起斑马鱼(Barchydanio rerio var)胚胎畸形、存活率降低、内分泌系统的基因转录水平改变和其他机能障碍。

PCBs影响水生动物的生存、生长和繁殖。刚出膜黑头呆鱼(Pimephales promelas)暴露于4.7 μg/l多氯联苯混合物(Aroclor 1248)30 d后，50%的鱼死亡[10]。Hansen等[11]指出，32 μg/l和100 μg/l多氯联苯混合物（Aroclor 1016）可致鲈鱼(Cyprinodon variegatus)胚胎和稚幼鱼大量死亡。PCBs影响欧洲深海的虎鲸和其他一些海豚的生长，抑制产卵[12]。

PCBs影响水生动物的发育和雌雄比。Bergeron等[13]指出，羟基多氯联苯(OH-PCBs)影响海龟的性别，能使雄转雌。Khan等[14]对处于性腺发育初期的雄性黄花鱼(Micropogonias undulatus)，按照1 mg多氯联苯混合物（Aroelor 1264）∶1 kg鱼体重，连续暴毒30 d，发现多氯联苯混合物(Aroelor 1264)可影响下丘脑视前区合成促性腺激素释放激素(GnRH)，使视前区GnRH含量降低，垂体GnRH受体下调,导致促黄体生成素和雄性激素合成减少，精巢发育受阻。因此推测PCBs直接作用于下丘脑GnRH神经元或间接通过神经递质来影响GnRH的合成而造成雌性化。

PCBs的浓度不同，影响相异。低浓度(0.5 μg/l和1.0 μg/l)多氯联苯混合物(Aroelor 1254)暴露会激活栉孔扇贝[Chlamys(Azumapecten)Farreri]鳃丝Na+/K+-ATPase活力；然而，高浓度(10.0 μg/l和50.0 μg/l)多氯联苯混合物(Aroelor 1254)抑制Na+/K+-ATPase活力，每个测定时间点的结果都如此[15]。

1.2 PCBs对水生动物致毒的机理

1.2.1 通过芳香烃受体途径致毒

芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)是一种配体激活转录因子，可介导多环芳烃类化合物的毒性(包括致癌性)反应，还参与一些重要的生物学过程，如信号转导、细胞分化、细胞凋亡等[16-17]。PCBs与芳香烃受体结合，便转移至细胞核，与核芳香烃受体转运蛋白结合，激活核内靶基因即细胞色素450(cytochrome P450,CYP)的表达[18]，合成一些能够氧化代谢外来毒物的酶，产生一些高致癌性中间产物，危害抗氧化酶，最终导致细胞凋亡或癌症[19-20]。暴露于PCB126(100 nM)环境下24 h后，健康棘鱼(Gasterosteus aculeatus)细胞色素酶P4501A、P4501B1、P4501C1和P4501C2含量分别增加100、3、2、16倍[21]。

PCBs刺激大西洋鳉鱼(Fundulus heteroclitus)体内AhR表达，胚胎氧化应激和严重畸形，而过氧化氢酶、谷胱甘肽-S-转移酶α(GSTA)和超氧化物歧化酶的基因表达下降[22]。

1.2.2 通过线粒体途径致毒

线粒体既是氧化磷酸化的中心，又是细胞凋亡调控的中心。线粒体在细胞凋亡中发挥重要的作用[23]。PCBs可在体内生成羟基多氯联苯(OH-PCBs)[24-26]，抑制线粒体的氧化磷酸化[27]；OH-PCBs增加肝细胞线粒体氧自由基，并作用于线粒体DNA及其转录和翻译系统，阻断细胞色素C氧化酶(cytochrome C oxidase,COX)合成，障碍呼吸链，增加电子泄露，导致线粒体内产生大量的单价氧，增加类脂过氧化产物，降低钙泵Ca2+-ATPase和镁泵Mg2+-ATPase活性，导致细胞膜内钙超载、线粒体膜电位降低，氧化磷酸化障碍，最终造成细胞坏死[28]。

1.2.3 通过影响基因表达致毒

PCBs能显著提高机体CYP1A基因和金属硫蛋白(metallothionein,MT)基因的表达[29]。PCB126诱导发育毒性和凋亡模型，是由于氧化应激通过扰乱谷胱甘肽代谢和改变Nrf2基因的表达[30]。把红耳龟(Trachemys scripta)的胚胎暴露于PCBs环境下，发现其负责性腺分化基因的转录谱被改变[31]。暴露于PCBs环境下的斑马鱼(Barchydanio rerio var)仔鱼视觉反应下降，视网膜感光细胞发育的相关基因CRX，RHO和SWS1的表达下降[32]。暴露于0.5 mg/l和1 mg/l PCBs环境下，导致幼年斑马鱼(Barchydanio rerio var)视动反应行为异常及感光细胞发育相关基因表达下降[33]。

2 PCBs的解毒及其机理

除去环境中的多氯联苯，主要通过物理法、化学法和生物法[34]，常用饲料添加剂解毒方法有下面几种。

2.1 硒解毒

硒(Se)是人和动物的必需微量元素，在调节甲状腺激素代谢、机体免疫和抗氧化中发挥重要的作用[35-36]。添加硒可减少由PCBs造成的DNA加和物[37]。适当补充微量营养素对降低PCBs的毒性，保护水产动物免受或少受PCBs毒害是有积极意义的，但是过量的硒对水生动物有毒害作用[38]。

2.2 维生素E解毒

给鱼投喂含植物油、VA、VE、VC等微量营养素的饲料，可以降低有机污染物的毒害，增强抵抗力[39]。其中VE具有多种生理作用，抗氧化是其重要作用之一[40-42]。VE能够降低鱼体中脂质过氧化水平[43]，抑制肝内脂质过氧化反应[44]。用添加VE的饲料投喂黑鲷(Mylio macrocephalus czerskii Berg)幼鱼9周，显著降低鱼肝的脂过氧化物——丙二醛(MDA)含量[45]。Garg等(2009)[46]也指出，VE降低过氧化脂质水平，提高谷胱甘肽(GSH)含量，增强谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性。

2.3 大蒜素解毒

大蒜素作为饲料添加剂具有很好的抗应激，提高免疫力[47]，促进生长发育等作用[48]。Abdel-Daim等(2015)[49]发现，投喂大蒜素可改善由溴氰菊酯(1.46 mg/l，28 d)诱导的尼罗罗非鱼(Nile tilapia)氧化应激。大蒜素还能增强虾的免疫力和抗病力[50]，改善鲈鱼(Dicentrarcus labrax)的生长性能、饲料利用率和存活率[51]。

2.4 黄酮类解毒

添加黄酮类生物活性成分可改善PCB的毒性作用[52]。大豆异黄酮(soy isoflavones,SI)是一种具有多酚结构混合物[53]，能直接抗氧化作用——抑制过氧化物产生，和间接抗氧化作用——增加抗氧化酶活性[54]。这是由于酚羟基作为供氧体，能与自由基反应使之生成相应的离子或分子而熄灭自由基，终止自由基的连锁反应[55]。

大豆甙元(Daidzein,DAI)是一类广泛分布在豆类植物中的多酚类化合物，具有抗氧化作用[56]，它可以通过直接清除活性氧自由基起到解毒作用[57]。添加DAI可缓解PCBs的细胞毒性，恢复细胞活性，使乳酸脱氢酶(LDH)释放量、MDA含量、SOD活性和GSH含量恢复到对照组水平。DAI通过抗氧化作用而缓解PCBs引起的氧化损伤[58]。

2.5 其他解毒

可用微生物降解PCBs[59]。也可用环糊精(CD)的聚合物除去油中的污染物PCBs[60]。

3 小结与展望

综上所述，PCBs可通过多种途径危害生物体。但其致毒和解毒机理尚待研究。未来应该综合利用多学科，从基因、分子、细胞、器官和整体水平，多层次地全面深入地研究PCBs对生物特别是水生动物的影响及解毒方法，特别要注重用现代分子生物学技术从分子和基因水平研究其机理，其中应注意下述问题：PCBs致毒的主靶器官、基因及机理，对PCBs敏感的生物标记物，PCBs在机体内的迁移，PCBs在体内降解、排除的机制，PCBs解毒的方法及机理。