瓦卡斯·瓦卡斯|熊成学|叶媛|穆罕默德·伊赫万乌丁|马宏宇
广东省海洋生物技术重点实验室，汕头大学，汕头，515063，中国
摘要
重金属（HMs）可以改变水生生物中的脂肪酸（FA）组成，但它们对野生底栖甲壳类动物的影响仍不为人所充分了解。本研究量化了来自中国南方三个河口（榕江、黄冈和珠江）的泥蟹Scylla paramamosain鳃和肌肉中的重金属积累情况，并探讨了其与脂肪酸谱型的关联。结果显示，鳃中的重金属含量始终高于肌肉，且雌性螃蟹积累的重金属明显多于雄性螃蟹。脂肪酸组成表现出明显的性别差异：雌性螃蟹含有更高水平的饱和脂肪酸（例如花生四烯酸和硬脂酸），而雄性螃蟹则富含ω-3多不饱和脂肪酸（例如EPA和DHA）。相关性分析发现某些重金属与特定脂肪酸之间存在显著关联，例如砷（As）与棕榈酸呈正相关，而汞（Hg）和锌（Zn）与多种脂肪酸呈负相关。这些发现表明，重金属的积累会影响底栖甲壳类动物的脂肪酸组成，反映了污染物与生物体之间的复杂相互作用。人类健康风险评估显示，铜（Cu）和铁（Fe）的日摄入量和周摄入量均在安全范围内，但砷（As）、镉（Cd）和铜（Cu）的癌症风险指数升高，尤其是在珠江和黄冈河口的螃蟹中。尽管危险系数低于1，但这些结果表明，在这些地区长期食用泥蟹可能存在潜在的癌症风险。本研究强调了金属生物积累和脂肪酸变化的性别及组织特异性，强调了继续监测和管理河口生态系统中的金属污染的必要性。
引言
近几十年来，工业发展的加速和人类活动的扩张成为环境退化的主要驱动因素，其中水生生态系统受到的影响最为严重（A. K等人，2023；Kabir等人，2023；Ogidi和Akpan，2022）。由于重金属具有生物累积性和不可降解性，它们对水生生态系统构成了持续威胁，因此了解重金属暴露如何改变底栖生物（如泥蟹）的脂质代谢对于评估河口环境中的生态和人类健康风险至关重要（Edo等人，2024；Jeong等人，2023；Verma等人，2023）。铅（Pb）、汞（Hg）和镉（Cd）等重金属会在水生生物体内积累并通过食物链放大。这种积累会损害细胞膜，增加氧化应激，并破坏受影响物种的能量平衡（Aureliano等人，2023；Mishra等人，2023；Yang等人，2024；Zhou等人，2023）。这些污染物通过受污染的水生生物进入人类饮食，导致严重的慢性健康问题，包括镉引起的肾衰竭、铅相关的呼吸系统损伤以及汞相关的神经毒性和癌症（Ali和Khan，2018；Habib等人，2024；Khalid等人，2018）。
甲壳类动物，尤其是泥蟹，由于它们定居的生活方式，容易从受污染的沉积物中积累污染物（Truchet等人，2022；Waqas等人，2024），因此对重金属具有高度敏感性。泥蟹在中国、马来西亚和越南等国家广泛食用，其污染引发了严重的公共卫生问题（Liew等人，2023；Rahman等人，2020；Zhang等人，2022a）。尽管螃蟹具有很高的营养价值且受到消费者的欢迎，但污染带来的健康风险不容忽视（Wang等人，2021；Yu等人，2020a；Zhang等人，2022a）。先前的研究表明，重金属污染会增加水生生物体内的脂质积累、脂质过氧化和氧化应激，进一步加剧其健康影响（Banaee等人，2024；Jeong等人，2023）。
脂肪酸在能量储存、维持细胞膜结构和功能方面起着核心作用，并作为评估毒性的重要生物标志物（de Almeida Rodrigues等人，2022；Kodali等人，2020；Koelmel等人，2020）。重金属和其他污染物会破坏脂肪酸组成和脂质代谢，影响受影响物种（如螃蟹）的生理功能（de Almeida Rodrigues等人，2022；Ukaogo等人，2022）。因此，脂肪酸组成的变化可以敏感地反映污染物对水生生物的影响（Chaabane等人，2020；Xiang等人，2020）。此外，必需脂肪酸，特别是n-3高度不饱和脂肪酸（HUFAs）如DHA和EPA，对甲壳类动物的健康至关重要，它们支持免疫功能、脂质代谢、生殖发育和细胞膜完整性（Murru等人，2021）。然而，污染物引起的氧化应激会加速n-3 HUFAs的氧化，导致细胞和组织损伤（Engwa等人，2022；Yu等人，2020b；Yu等人，2020c）。这些过程会扰乱甲壳类动物的正常生理功能，可能危及它们的生存，并通过更高的营养级传递毒性效应，包括人类。尽管许多研究记录了虾和螃蟹等甲壳类动物中的重金属生物积累，但这种污染对野生泥蟹（Scylla paramamosain）脂肪酸组成的影响仍知之甚少。
在这项研究中，我们通过调查来自广东省三个河口（榕江、黄冈和珠江）的泥蟹鳃和肌肉中的重金属生物积累与脂肪酸谱型之间的关联来填补这一知识空白。同时，我们也评估了食用受污染螃蟹可能带来的潜在人类健康风险。
伦理声明
动物实验程序获得了汕头大学动物护理和使用委员会的批准，并严格遵循机构指南和《实验室动物护理和使用指南》进行。
研究区域
本研究选择了三个具有代表性的河口作为研究地点：榕江河口（116.605289° E，23.358844° N）、黄冈河口（116.991464° E，23.578546° N）和珠江河口（113.650544° E，23.634456° N），均位于广东省。
肌肉和鳃中的重金属浓度
13种重金属和类金属在雄性螃蟹肌肉组织中的平均浓度顺序为：Zn > Mn > Cu > Fe > Al > Co > Cd > As > Se > Cr > Ni > Pb > Hg。在雄性螃蟹的鳃中，浓度顺序为：Fe > Al > Cu > Mn > Zn > As > Se > Cr > Ni > Pb > Co > Cd > Hg。在雌性螃蟹中，肌肉组织中的浓度顺序为：Zn > Fe > Cu > Al > Mn > As > Se > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Hg，而鳃组织中的浓度顺序为：讨论
重金属（如铝（Al）、砷（As）、铬（Cr）、锰（Mn）、铅（Pb）、硒（Se）和锌（Zn）会显著影响各种生理和代谢过程，包括脂肪酸代谢。这些污染物在生物体内积累，导致多种健康问题。在我们的研究中，所有地点的雌性螃蟹肌肉和鳃中的重金属浓度均显著高于雄性，性别在金属积累中起着重要作用。在所研究的金属中，铜（Cu）、锌（Zn）和铁（Fe）在螃蟹体内的积累量最多，表明它们是主要的影响因素。
结论
本研究揭示了来自三个河口的泥蟹中重金属积累和脂肪酸组成的性别及地点特异性差异。雌性螃蟹始终积累更多的重金属，并表现出较高的饱和脂肪酸（SFAs）、多不饱和脂肪酸（MUFAs）和多不饱和脂肪酸（PUFAs）水平，这突显了生物性别和环境条件对脂质代谢的综合影响。金属（如铝（Al）、砷（As）、铅（Pb）和硒（Se）与特定脂肪酸类别之间的显著关联表明，金属暴露
作者贡献声明
瓦卡斯·瓦卡斯：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据可视化，软件应用，方法论，实验设计，数据分析，概念化。熊成学：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，软件应用。叶媛：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化，验证，方法论，概念化。穆罕默德·伊赫万乌丁：撰写 – 审稿与编辑，方法论，概念化。马宏宇：撰写 – 审稿与编辑，监督，资源管理，项目协调。
致谢
本研究得到了广东省现代海洋养殖候选物种育种技术研究项目（2024-MRB-00-001）、国家自然科学基金（32473150）以及广东省农业农村部门项目（2024-SPY-00-013）的支持。
