《Microplastics》：Microplastics in Commercial Salts in Guayaquil, Ecuador: Occurrence, Characterization, and Consumer Awareness
Brian Villafuerte-Campi,
Beatriz Pernía,
éricka Maldonado-Narváez,
José R. Mora,
Maritza Guaya-Guaya,
Maritza Cárdenas-Calle,
Josué Zambrano,
Angie Calva-Ruiz and
Jenny Rosero-Lozano
编辑推荐：
本综述探讨了环境中日益普遍的合成微纤维（Microfibers, MFs）对海洋指示生物地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）的亚慢性毒性效应。通过为期14天的半慢性暴露实验，研究评估了环境相关浓度（8、40、100 MFs/L）的聚酯-聚酰胺微纤维对贻贝细胞稳定性（溶酶体膜稳定性，LMS）、氧化应激（过氧化氢酶，CAT）、防御系统（谷胱甘肽S-转移酶，GST）及神经毒性（乙酰胆碱酯酶，AChE）生物标志物的影响。结果表明，即使在低浓度下，微纤维暴露也能显著破坏溶酶体膜稳定性、抑制抗氧化酶活性并干扰神经递质水解酶功能，揭示了微纤维污染对海洋双壳类的潜在生态风险，强调了其在食物链累积及海洋生态系统健康中的警示意义。
合成微纤维对地中海贻贝的亚慢性毒性效应：从细胞损伤到酶功能紊乱
引言
塑料，尤其是尺寸小于5毫米的微塑料（MPs），因其持久性、广泛分布和潜在毒性，已成为海洋环境中的主要关切点。微塑料可分为原生和次生两类，而微纤维（MFs）——主要成分为聚酯、聚丙烯或尼龙的线状塑料颗粒——是海洋生态系统中最常见的微塑料污染形式。它们主要源自纺织品在整个生命周期中的磨损，特别是洗涤过程，以及水产养殖和渔业中网具、绳索的风化。作为海洋污染的生物指示器，地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）由于其滤食性、对污染物的敏感性、广泛的分布以及易于实验室操作等特性，被广泛应用于毒理学和环境研究。然而，尽管微纤维是贻贝体内积累最主要的微塑料形态，其对贻贝的具体毒性效应，特别是源自纺织品磨损的合成微纤维的影响，仍知之甚少。本研究旨在评估合成微纤维对地中海贻贝细胞和生化生物标志物的亚致死效应，以填补这一知识空白。
材料与方法
贻贝采集与驯化：成熟贻贝于2024年12月从罗马尼亚黑海西北部曼加利亚海岸地区采集。在实验室，贻贝在经过滤、紫外线消毒、持续曝气的天然海水中驯化约2.5个月，温度维持在17±3°C，遵循自然光周期，并每日投喂高密度等鞭金藻（Isochrysis galbana）。
微纤维制备：实验所用微纤维通过研磨新购买的微纤维清洁布（80%聚酯，20%聚酰胺）制备。将布料碎片在-80°C冷冻后研磨成细粉，经过筛分得到目标尺寸范围（180-300微米）的微纤维悬液。通过立体显微镜计数并测量纤维长度，最终配置成实验所需的储备液。
实验设计：实验设置三个微纤维暴露浓度：8 MFs/L（代表黑海表层水平）、40 MFs/L（代表水柱平均水平）和100 MFs/L（代表未来可能的污染情景），以及一个空白对照组（CTRL）。将贻贝随机分配至各实验组，在15°C、半静态条件下进行为期14天的暴露实验，期间每日更换海水并补充相应浓度的微纤维，同时持续投喂微藻。
生物标志物分析：
- 1.
溶酶体膜稳定性（LMS）：暴露结束后，通过中性红保留时间（NRRT）测定法评估血淋巴细胞的溶酶体膜稳定性。计算溶酶体损伤百分比。
- 2.
生化生物标志物：取贻贝的消化腺和鳃组织，制备匀浆上清液，分别测定以下酶活性：
- •
过氧化氢酶（CAT）：通过测量其在固定时间内分解H2O2的能力来评估。
- •
谷胱甘肽S-转移酶（GST）：通过测量其催化1-氯-2,4-二硝基苯（CDNB）与还原型谷胱甘肽（GSH）结合的能力来评估。
- •
乙酰胆碱酯酶（AChE）：通过测量其水解乙酰硫代胆碱碘化物（ACTC）产生黄色硫代胆碱的速率来评估。
所有酶活性均通过布拉德福德法测定总蛋白含量进行标准化。
质量控制与数据分析：实验过程严格控制以避免空气中微纤维污染。使用玻璃或金属器具，人员穿着棉质实验服。数据采用JASP和PRIMER 7软件进行分析。根据数据正态性和方差齐性检验结果，选用非参数克鲁斯卡尔-沃利斯检验（Kruskal-Wallis H test）或单因素方差分析（One-way ANOVA）比较组间差异，并辅以后置检验。同时采用主成分分析（PCA）来区分不同暴露条件下的生物标志物响应模式。
结果
微纤维表征：制备的微纤维在光镜下呈蓝色，形态为长条状，长度分布不均，平均长度为743.24±375.67微米，多数纤维长度在400-900微米之间。
海水质量：实验期间海水水质参数（温度、盐度、pH、溶解氧）在各组间无显著差异，且污染物含量符合法规限值。
对血淋巴细胞溶酶体膜稳定性的影响：暴露于微纤维显著降低了贻贝血淋巴细胞的中性红保留时间（NRRT）。对照组平均NRRT最高（90±24.5分钟），而100 MFs/L暴露组最低（16.5±13.1分钟）。所有暴露组的NRRT均显著低于对照组，且100 MFs/L组与8 MFs/L组间也存在显著差异。频率分布显示，暴露组贻贝的染料保留时间明显短于对照组，部分个体甚至完全无法保留染料。溶酶体膜损伤百分比的结果与此一致，暴露组贻贝的溶酶体损伤程度显著高于对照组。
对氧化应激和神经毒性生物标志物的影响：
- 1.
过氧化氢酶（CAT）：消化腺中的CAT活性受到显著抑制。与对照组相比，8、40和100 MFs/L暴露组的CAT活性分别降低了31.2%、53.3%和62.1%。中、高浓度暴露组与对照组及低浓度组间均存在显著差异。
- 2.
谷胱甘肽S-转移酶（GST）：消化腺中的GST活性变化不显著。在8和100 MFs/L浓度下略有抑制（分别降低19.2%和14.5%），而在40 MFs/L浓度下则增加了20.2%。
- 3.
乙酰胆碱酯酶（AChE）：鳃组织中的AChE活性呈现浓度依赖性变化。在8 MFs/L浓度下活性降低12.8%，而在40和100 MFs/L浓度下则增加了37.5%。虽然处理组间存在显著差异，但主要是低浓度组与中、高浓度组之间的差异，各暴露组与对照组之间无显著差异。
主成分分析（PCA）：PCA分析显示，对照组与中、高浓度（40和100 MFs/L）暴露组能够明显区分，前两个主成分解释了总方差的69.4%。NRRT和CAT活性对第一主成分有正贡献，而GST活性对第二主成分有较高的负贡献。这清晰地反映了微纤维暴露对NRRT和CAT的抑制效应，以及对AChE的刺激效应，而GST活性的响应则相对较弱。
讨论
本研究使用研磨商业微纤维布得到的合成微纤维进行暴露实验，比使用原始工业微纤维更能反映真实的环境暴露情况，因为这些纤维携带着纺织品生产过程中使用的染料、整理剂和各种添加剂，其物理和化学复合胁迫作用可能更具生态毒性。
研究结果证实，合成微纤维暴露会导致贻贝发生氧化应激和溶酶体应激。溶酶体膜稳定性的显著下降表明微纤维引起了早期细胞应激，可能损害细胞的免疫功能和废物清除能力。消化腺中CAT活性的显著抑制，提示微纤维暴露可能通过产生活性氧（ROS）导致氧化损伤，并使这一关键的抗氧化防御酶系统功能受损。CAT活性的下降可能源于ROS对其血红素基团的氧化失活、能量代谢紊乱导致的酶合成不足，或组织物理磨损等多种机制。
GST活性未发生显著变化，可能意味着在本实验的暴露条件下，氧化应激水平尚未达到激活谷胱甘肽结合解毒途径的阈值，或者其他抗氧化途径（如超氧化物歧化酶）起到了代偿作用。AChE活性的变化模式较为复杂，低浓度抑制而中高浓度激活。这种激活可能不是典型的神经毒性抑制，而是一种代偿性生理反应。在微纤维诱导的氧化应激和炎症条件下，神经细胞可能释放过量的乙酰胆碱，从而导致AChE活性上调，以维持正常的神经信号传导，防止胆碱能通路过度兴奋。
本研究观察到的生物标志物响应与部分已有研究一致，但也存在差异。例如，有些短期暴露研究发现CAT和GST活性增加，而本研究在14天暴露后观察到CAT活性下降，这可能反映了暴露时间长短和应激阶段的不同。本研究中GST响应的不显著也与一些研究结果不同，提示微纤维的毒性效应可能因纤维类型、组织特异性及暴露条件而异。
结论
综上所述，本研究表明，合成微纤维即使在环境相关浓度（8 MFs/L）下，也能对地中海贻贝造成显著的亚致死毒性效应。主要表现为溶酶体膜稳定性破坏、关键抗氧化酶（CAT）活性抑制以及神经递质相关酶（AChE）活性改变。这些效应在较高浓度（40和100 MFs/L）下更为明显。这些细胞和生化层面的紊乱可能进一步影响贻贝的生理功能、免疫能力、生长和繁殖，最终对贻贝种群乃至海洋生态系统健康构成潜在风险。研究结果强调了源自纺织品的合成微纤维作为一种新兴污染物的生态毒性关注，未来需要更多研究关注其长期暴露效应、不同尺寸纤维的毒性差异、更广泛的生物标志物组，以及食物可得性对其摄食和毒性效应的影响。
