Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Độc tính phát triển của hỗn hợp PAH trong các giai đoạn đầu đời của cá. Phần I: các tác động xấu ở cá hồi cầu vồng
Tóm tắt
Một phương pháp kiểm định mới sử dụng giai đoạn phôi của cá hồi cầu vồng, Oncorhynchus mykiss, đã được phát triển để đánh giá độc tính của các hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) và các hợp chất không phân cực khác. Điều kiện tiếp xúc môi trường thực tế đã được mô phỏng với việc tiếp xúc trực tiếp của phôi cá hồi cầu vồng đã có mắt được ấp trên các sỏi nhiễm hóa chất cho đến khi nở ở 10 °C. Một số chỉ số đầu ra đã được ghi lại bao gồm tỷ lệ sống sót, độ trễ nở, tỷ lệ nở, sinh trắc học, dị tật phát triển và tổn thương DNA (thử nghiệm comet và micronucleus). Phép thử sinh học này lần đầu tiên được kiểm tra với hai PAHs mô hình, fluoranthen và benzo[a]pyrene. Sau đó, phương pháp này đã được áp dụng để so sánh độc tính của ba hỗn hợp PAH phức tạp có thành phần PAHs khác nhau: một chiết xuất nhiệt phân từ một trầm tích nhiễm PAH (cửa sông Seine, Pháp) và hai chiết xuất từ dầu Arabian Light và Erika, ở hai nồng độ môi trường là 3 và 10 μg g−1 tổng PAHs. Mức độ và phổ độc tính khác nhau tùy thuộc vào chiết xuất được xem xét. Các tác động cấp tính bao gồm tỷ lệ tử vong ở phôi và giảm tỷ lệ nở chỉ được quan sát ở chiết xuất dầu Erika. Các chiết xuất Arabian Light và nhiệt phân chủ yếu gây ra các tác động không gây chết bao gồm giảm kích thước ấu trùng và chảy máu. Cả hai chiết xuất Arabian Light và Erika đều dẫn đến tổn thương DNA có thể sửa chữa như được chỉ ra bởi thử nghiệm comet so với thử nghiệm micronucleus. Nồng độ và tỷ lệ của methylphenanthrenes và methylanthracenes dường như điều khiển độc tính của ba phần PAH được thử nghiệm, với một gradient độc tính như sau: nhiệt phân < Arabian Light < Erika. Nồng độ tối thiểu gây ra dị tật phát triển thấp đến 0.7 μg g−1 tổng PAHs, cho thấy độ nhạy cao của phép thử và xác nhận tính hữu ích của nó trong đánh giá độc tính của các chất ô nhiễm ràng buộc hạt.
Từ khóa
#hydrocarbon thơm đa vòng #tổn thương DNA #cá hồi cầu vồng #độc tính phát triển #thử nghiệm sinh họcTài liệu tham khảo
Amat A, Burgeot T, Castegnaro M, Pfohl-Leszkowicz A (2006) DNA adducts in fish following an oil spill exposure. Environ Chem Lett 4(2):93–99
Baars B-J (2002) The wreckage of the oil tanker “Erika”—human health risk assessment of beach cleaning, sunbathing and swimming. Toxicol Lett 128(1–3):55–68. doi:10.1016/S0378-4274(01)00533-1
Barbee GC, Barich J, Duncan B, Bickham JW, Matson CW, Hintze CJ, Autenrieth RL, Zhou G-D, McDonald TJ, Cizmas L, Norton D, Donnelly KC (2008) In situ biomonitoring of PAH-contaminated sediments using juvenile coho salmon (Oncorhynchus kisutch). Ecotoxicol Environ Saf 71(2):454–464
Barron MG, Carls MG, Short JW, Rice SD (2003) Photoenhanced toxicity of aqueous phase and chemically dispersed weathered Alaska North Slope crude oil to pacific herring eggs and larvae. Environ Toxicol Chem 22(3):650–660
Barron MG, Carls MG, Heintz R, Rice SD (2004) Evaluation of fish early life-stage toxicity models of chronic embryonic exposures to complex polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures. Toxicol Sci 78(1):60–67. doi:10.1093/toxsci/kfh051
Baršienė J, Dedonytė V, Rybakovas A, Andreikėnaitė L, Andersen OK (2006) Investigation of micronuclei and other nuclear abnormalities in peripheral blood and kidney of marine fish treated with crude oil. Aquat Toxicol 78(0):S99–S104. doi:10.1016/j.aquatox.2006.02.022
Baumard P, Budzinski H, Garrigues P (1998) PAHs in Arcachon Bay, France: origin and biomonitoring with caged organisms. Mar Pollut Bull 36(8):577–586. doi:10.1016/S0025-326X(98)00014-9
Belanger SE, Balon EK, Rawlings JM (2010) Saltatory ontogeny of fishes and sensitive early life stages for ecotoxicology tests. Aquat Toxicol 97(2):88–95
Billiard SM, Meyer JN, Wassenberg DM, Hodson PV, Di Giulio RT (2008) Nonadditive effects of PAHs on early vertebrate development: mechanisms and implications for risk assessment. Toxicol Sci 105(1):5–23. doi:10.1093/toxsci/kfm303
Brinkmann M, Hudjetz S, Kammann U, Hennig M, Kuckelkorn J, Chinoraks M, Cofalla C, Wiseman S, Giesy JP, Schäffer A, Hecker M, Wölz J, Schüttrumpf H, Hollert H (2013) How flood events affect rainbow trout: evidence of a biomarker cascade in rainbow trout after exposure to PAH contaminated sediment suspensions. Aquat Toxicol 128–129(0):13–24. doi:10.1016/j.aquatox.2012.11.010
Brinkworth LC, Hodson PV, Tabash S, Lee P (2003) CYP1A induction and blue sac disease in early developmental stages of rainbow trout (Oncoryhchus mykiss) exposed to retene. J Toxicol Environ Health A 66:627–646
Budzinski H, Letellier M, Thompson S, Le Menach K, Garrigues P (2000) Combined protocol for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorobiphenyls (PCBs) from sediments using focussed microwave assisted (FMW) extraction at atmospheric pressure. Fresenius J Anal Chem 367(2):165–171. doi:10.1007/s002160051618
Burczynski ME, Penning TM (2000) Genotoxic polycyclic aromatic hydrocarbon ortho-quinones generated by aldo-keto reductases induce CYP1A1 via nuclear translocation of the aryl hydrocarbon receptor. Cancer Res 60(4):908–915
Cachot J, Geffard O, Augagneur S, Lacroix S, Le Menach K, Peluhet L, Couteau J, Denier X, Devier MH, Pottier D, Budzinski H (2006) Evidence of genotoxicity related to high PAH content of sediments in the upper part of the Seine estuary (Normandy, France). Aquat Toxicol 79(3):257–267
Cachot J, Law M, Pottier D, Peluhet L, Norris M, Budzinski H, Winn R (2007) Characterization of toxic effects of sediment-associated organic pollutants using the λ transgenic medaka. Environ Sci Technol 41(22):7830–7836
Carls MG, Meador JP (2009) A perspective on the toxicity of petrogenic PAHs to developing fish embryos related to environmental chemistry. Hum Ecol Risk Assess 15(6):1084–1098
Carls MG, Thedinga JF (2010) Exposure of pink salmon embryos to dissolved polynuclear aromatic hydrocarbons delays development, prolonging vulnerability to mechanical damage. Mar Environ Res 69(5):318–325
Carls MG, Rice SD, Hose JE (1999) Sensitivity of fish embryos to weathered crude oil: Part I. Low-level exposure during incubation causes malformations, genetic damage, and mortality in larval pacific herring (Clupea pallasi). Environ Toxicol Chem 18(3):481–493. doi:10.1002/etc.5620180317
Cook PM, Robbins JA, Endicott DD, Lodge KB, Guiney PD, Walker MK, Zabel EW, Peterson RE (2003) Effects of aryl hydrocarbon receptor-mediated early life stage toxicity on lake trout populations in Lake Ontario during the 20th century. Environ Sci Technol 37(17):3864–3877. doi:10.1021/es034045m
Couillard CM (2002) A microscale test to measure petroleum oil toxicity to mummichog embryos. Environ Toxicol 17(3):195–202. doi:10.1002/tox.10049
De Andrade VM, De Freitas TRO, Da Silva J (2004) Comet assay using mullet (Mugil sp.) and sea catfish (Netuma sp.) erythrocytes for the detection of genotoxic pollutants in aquatic environment. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen 560(1):57–67
Di Toro DM, Zarba CS, Hansen DJ, Berry WJ, Swartz RC, Cowan CE, Pavlou SP, Allen HE, Thomas NA, Paquin PR (1991) Technical basis for establishing sediment quality criteria for nonionic organic chemicals using equilibrium partitioning. Environ Toxicol Chem 10(12):1541–1583. doi:10.1002/etc.5620101203
EC (2010) Directive 2010/63/EU of the european parliament and of the council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. vol L276. Official Journal of the European Union,
Embry MR, Belanger SE, Braunbeck TA, Galay-Burgos M, Halder M, Hinton DE, Léonard MA, Lillicrap A, Norberg-King T, Whale G (2010) The fish embryo toxicity test as an animal alternative method in hazard and risk assessment and scientific research. Aquat Toxicol 97(2):79–87
Escarti E, Porte C (1999) Biomonitoring of PAH pollution in high-altitude mountain lakes through the analysis of fish bile, vol 33. American Chemical Society, Washington, DC, ETATS-UNIS
Fallahtafti S, Rantanen T, Brown RS, Snieckus V, Hodson PV (2012) Toxicity of hydroxylated alkyl-phenanthrenes to the early life stages of Japanese medaka (Oryzias latipes). Aquat Toxicol 106–107(0):56–64. doi:10.1016/j.aquatox.2011.10.007
Frenzilli G, Nigro M, Lyons BP (2009) The Comet assay for the evaluation of genotoxic impact in aquatic environments (review). Mutat Res Rev Mutat Res 681(1):80–92
Fujiwara A, Nishida-Umehara C, Sakamoto T, Okamoto N, Nakayama I, Abe S (2001) Improved fish lymphocyte culture for chromosome preparation. Genetica 111:77–89
Geffard O, Geffard A, His E, Budzinski H (2003) Assessment of the bioavailability and toxicity of sediment-associated polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals applied to Crassostrea gigas embryos and larvae. Mar Pollut Bull 46(4):481–49
González-Doncel M, González L, Fernández-Torija C, Navas JM, Tarazona JV (2008) Toxic effects of an oil spill on fish early life stages may not be exclusively associated to PAHs: studies with Prestige oil and medaka (Oryzias latipes). Aquat Toxicol 87(4):280–288. doi:10.1016/j.aquatox.2008.02.013
Guasch H, Ginebreda A, Geiszinger A, Akkanen J, Slootweg T, Mäenpää K, Leppänen M, Agbo S, Gallampois C, Kukkonen JK (2012) Bioavailability of organic contaminants in freshwater environments. In: Emerging and priority pollutants in rivers. The handbook of environmental chemistry. Springer, Heidelberg, pp 25–53. doi:10.1007/978-3-642-25722-3_2
Hatlen K, Sloan CA, Burrows DG, Collier TK, Scholz NL, Incardona JP (2010) Natural sunlight and residual fuel oils are an acutely lethal combination for fish embryos. Aquat Toxicol 99(1):56–64
Hawkins SA, Billiard SM, Tabash SP, Brown RS, Hodson PV (2002) Altering cytochrome P4501A activity affects polycyclic aromatic hydrocarbon metabolism and toxicity in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Environ Toxicol Chem 21(9):1845–1853. doi:10.1002/etc.5620210912
Hayashi M, Ueda T, Uyeno K, Wada K, Kinae N, Saotome K, Tanaka N, Takai A, Sasaki YF, Asano N, Sofuni T, Ojima Y (1998) Development of genotoxicity assay systems that use aquatic organisms. Mutat Res Fundam Mol Mech Mutagen 399(2):125–133
Heintz RA, Short JW, Rice SD (1999) Sensitivity of fish embryos to weathered crude oil: Part II. Increased mortality of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) embryos incubating downstream from weathered Exxon valdez crude oil. Environ Toxicol Chem 18(3):494–503. doi:10.1002/etc.5620180318
Hicken CE, Linbo TL, Baldwin DH, Willis ML, Myers MS, Holland L, Larsen M, Stekoll MS, Rice SD, Collier TK, Scholz NL, Incardona JP (2011) Sublethal exposure to crude oil during embryonic development alters cardiac morphology and reduces aerobic capacity in adult fish. Proc Natl Acad Sci 108(17):7086–7090. doi:10.1073/pnas.1019031108
Hodson PV, Qureshi K, Noble CAJ, Akhtar P, Brown RS (2007) Inhibition of CYP1A enzymes by β-naphthoflavone causes both synergism and antagonism of retene toxicity to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquat Toxicol 81(3):275–285. doi:10.1016/j.aquatox.2006.12.012
Incardona JP, Collier TK, Scholz NL (2004) Defects in cardiac function precede morphological abnormalities in fish embryos exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons. Toxicol Appl Pharmacol 196(2):191–205
Incardona JP, Carls MG, Teraoka H, Sloan CA, Collier TK, Scholz NL (2005) Aryl hydrocarbon receptor-independent toxicity of weathered crude oil during fish development. Environ Health Perspect 113(12):1755–1762
Incardona JP, Carls MG, Day HL, Sloan CA, Bolton JL, Collier TK, Scholz NL (2009) Cardiac arrhythmia is the primary response of embryonic pacific herring (Clupea pallasi) exposed to crude oil during weathering. Environ Sci Technol 43(1):201–207. doi:10.1021/es802270t
Karlsson J, Sundberg H, Åkerman G, Grunder K, Eklund B, Breitholtz M (2008) Hazard identification of contaminated sites—ranking potential toxicity of organic sediment extracts in crustacean and fish. J Soils Sed 8(4):263–274. doi:10.1007/s11368-008-0015-3
Kocan RM, Matta MB, Salazar SM (1996) Toxicity of weathered coal tar for shortnose sturgeon (Acipenser brevirostrum) embryos and larvae. Arch Environ Contam Toxicol 31:161–165
Liu JJ, Wang XC, Fan B (2011) Characteristics of PAHs adsorption on inorganic particles and activated sludge in domestic wastewater treatment. Bioresour Technol 102:5305–5311
Milinkovitch T, Kanan R, Thomas-Guyon H, Le Floch S (2011a) Effects of dispersed oil exposure on the bioaccumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons and the mortality of juvenile Liza ramada. Sci Total Environ 409(9):1643–1650. doi:10.1016/j.scitotenv.2011.01.009
Milinkovitch T, Ndiaye A, Sanchez W, Le Floch S, Thomas-Guyon H (2011b) Liver antioxidant and plasma immune responses in juvenile golden grey mullet (Liza aurata) exposed to dispersed crude oil. Aquat Toxicol 101(1):155–164. doi:10.1016/j.aquatox.2010.09.013
Milinkovitch T, Imbert N, Sanchez W, Le Floch S, Thomas-Guyon H (2013) Toxicological effects of crude oil and oil dispersant: biomarkers in the heart of the juvenile golden grey mullet (Liza aurata). Ecotoxicol Environ Saf 88(0):1–8. doi:10.1016/j.ecoenv.2012.10.029
Nahrgang J, Camus L, Carls MG, Gonzalez P, Jönsson M, Taban IC, Bechmann RK, Christiansen JS, Hop H (2010) Biomarker responses in polar cod (Boreogadus saida) exposed to the water soluble fraction of crude oil. Aquat Toxicol 97(3):234–242. doi:10.1016/j.aquatox.2009.11.003
Olive PL, Banáth JP (1995) Sizing highly fragmented DNA in individual apoptotic cells using the Comet Assay and a DNA crosslinking agent. Exp Cell Res 221(1):19–26. doi:10.1006/excr.1995.1348
Regoli F, Gorbi S, Frenzilli G, Nigro M, Corsi I, Focardi S, Winston GW (2002) Oxidative stress in ecotoxicology: from the analysis of individual antioxidants to a more integrated approach. Mar Environ Res 54:419–423. doi:10.1016/S0141-1136(02)00146-0
Singh NP, McCoy MT, Tice RR, Schneider EL (1988) A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp Cell Res 175(1):184–191. doi:10.1016/0014-4827(88)90265-0
Sundberg H, Ishaq R, Akerman G, Tjarnlund U, Zebuhr Y, Linderoth M, Broman D, Balk L (2005) A bio-effect directed fractionation study for toxicological and chemical characterization of organic compounds in bottom sediment. Toxicol Sci 84(1):63–72. doi:10.1093/toxsci/kfi067
Udroiu I (2006) The micronucleus test in piscine erythrocytes. Aquat Toxicol 79:201–204
Wang Z, Hollebone BP, Fingas M, Fieldhouse B, Sigouin L, Landriault M, Smith P, Noonan J, Thouin G (2003) Characteristics of spilled oils, fuels, and petroleum products: 1. Composition and properties of selected oils. US EPA
Wang B, Liu Y, Chen X, Fan Z (2010) Amitosis-like nuclear division in erythrocytes of triploid rainbow trout Oncorhynchus mykiss. J Fish Biol 76:1205–1211. doi:10.1111/j.1095-8649.2010.02556.x
Wassenberg DM, Di Giulio RT (2004) Synergistic embryotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbon aryl hydrocarbon receptor agonists with cytochrome P4501A inhibitors in Fundulus heteroclitus. Environ Health Perspect 112(17):1658–1664