北大西洋长须鲸（Balaenoptera physalus）不同组织中微塑料的分布情况

《Environmental Pollution》：Occurrence of microplastics across tissues in North Atlantic fin whales ( Balaenoptera physalus)

探究了苯并三唑紫外线稳定剂329（UV-329）与盐度协同暴露对河蚬肠道菌群代谢功能及结构的影响，发现盐度通过增强UV-329对肠道菌群失调的作用，抑制代谢活性并改变细菌定植概率。

　　

李强|王培芳|胡斌|金秋同|李海华

华北水利电力大学生态与环境学院，中国郑州450046

摘要

苯并三唑类紫外线稳定剂（BUVSs）是沉积物中普遍存在的新兴污染物。然而，关于BUVSs对底栖肠道微生物群的影响的研究，尤其是在盐度波动的共同作用下，仍然不够充分。这一点非常重要，因为盐度是气候变化导致的盐水入侵的一个因素。因此，本研究旨在探讨苯并三唑类紫外线稳定剂-329（UV-329）和盐度对沉积物中Corbicula fluminea肠道微生物群的综合影响。通过Biolog ECO微孔板评估的肠道微生物群代谢功能显示，UV-329和盐胁迫的共同作用降低了微生物的代谢活性（从0.731降至0.192，平均孔色发育程度下降）。自组织映射算法进一步揭示了碳源利用的变化，其中盐胁迫对代谢的影响大于UV-329。与单独暴露于UV-329相比，共同暴露更有利于病原体（如Mycoplasma）的存活。分子对接实验表明，UV-329-Na复合物对二胺氧化酶的结合亲和力比单独的UV-329更强，这为联合胁迫下肠道炎症加剧提供了机制基础。微生物来源追踪显示，在UV-329和盐胁迫下，来自沉积物的肠道细菌比例增加（从16.2%升至26.4%）。中性群落模型和空模型分析表明，随机过程主导了肠道微生物的组装，且共同暴露降低了细菌的迁移率。这些结果表明，盐度通过加剧肠道微生物群失调、损害肠道屏障功能以及改变细菌扩散概率来调节UV-329的毒性。

引言

肠道微生物群在调节宿主的许多生物功能中起着关键作用，包括肠道上皮发育、营养吸收、免疫反应和维持体内平衡（Dhanasiri等，2011；Sullam等，2012）。相反，肠道微生物群的失调会产生有害代谢物，损害宿主健康，导致免疫紊乱并增加患病风险（Hsiao等，2013；Koeth等，2013）。来自水生生物的累积证据表明，包括微塑料、重金属和氨在内的环境污染物会显著扰乱肠道微生物群，导致炎症反应、代谢紊乱、营养吸收受损和死亡率增加（Jin等，2017；Udayangani等，2017）。因此，环境污染物对肠道微生物群及其相关宿主生理的影响已成为一个日益关注的问题（Jin等，2017；Richardson等，2018）。

作为高产量生产的合成添加剂，苯并三唑类紫外线稳定剂（BUVSs）广泛应用于工业材料中，如纺织品、塑料和建筑材料，以及个人护理产品，如防晒霜、身体乳液和染发剂。它们的主要功能是通过屏蔽基底材料或人体皮肤免受有害紫外线辐射的伤害来提供光保护（Nagayoshi等，2015）。通过多种途径，包括消费产品的环境降解、废水排放和地表径流，BUVSs在水生生态系统中广泛分布（Cuderman和Heath，2007；Li等，2025）。由于低降解性和高亲脂性（log Kow > 4.3）等特性，BUVSs具有很强的沉积物吸附能力，从而被底栖生物吸收并通过水生食物网进行生物累积，最终带来显著的生态风险。据报道，在加拿大一条城市小溪中，底栖无脊椎动物（如小龙虾）体内的BUVSs含量比浮游鱼类（如）高两个数量级（Lu等，2018）。然而，关于BUVSs对底栖生物肠道微生物群影响的研究仍然很少。

在自然水生环境中，BUVSs通常与多种环境压力因素同时存在。当代淡水生态系统日益受到气候变化的影响，特别是盐水入侵的挑战，在易受影响地区的河口内陆40公里范围内都观察到了这种现象（Schmitz等，2017）。这种盐水入侵给水生生物带来了巨大的渗透压挑战，损害了它们的生理平衡和代谢功能（Kültz，2015；Liu等，2017；Tian等，2020）。虽然先前的研究已经阐明了盐度对不同水生物种肠道微生物群结构和功能的影响（Dehler等，2017a；Eichmiller等，2016；Lai等，2020），但BUVSs和盐度胁迫对肠道微生物群落的交互作用仍大部分未被探索。值得注意的是，我们之前的研究证实了BUVSs在沿海淡水系统中的广泛存在，表明这些生态系统特别容易受到BUVS污染和盐度波动的共同影响（Li等，2025）。因此，需要更多的研究来阐明肠道微生物群如何介导底栖生物对BUVSs暴露和渗透压胁迫的适应。

亚洲蛤蜊Corbicula fluminea广泛分布于河流、湖泊、沟渠、池塘和河口咸水中（Huang等，2019），并且经常被用作毒理学研究的模式生物（Yan等，2020；Zhang等，2023）。UV-329是一种常用的BUVSs，已被确认为高产量生产的化学品（Wick等，2016）。在这项研究中，我们选择了在不同盐度条件下暴露于UV-329的C. fluminea进行毒理学分析。此外，C. fluminea以沉积物为食，并将颗粒物质摄入肠道。动物肠道内的微生物群落与其周围沉积物环境之间的相互作用对宿主的生产力和健康起着关键作用（De Schryver和Vadstein，2014）。然而，沉积物微生物群在UV-329和盐胁迫共同作用下如何影响C. fluminea的肠道微生物群仍不甚清楚。因此，本研究旨在（i）评估C. fluminea肠道微生物群对UV-329和盐胁迫的反应，（ii）通过多种生化生物标志物和组织学分析检查肠道微生物组成与肠道健康之间的关联，以及（iii）探讨肠道和沉积物微生物群落之间的关系，以及控制其组装的生态过程。此外，我们还试图阐明盐胁迫如何调节UV-329对肠道微生物群的影响。

实验部分

化学物质

UV-329（CAS 3147-75-9；纯度98%）从J&K Scientific Ltd.（中国上海）购买用于暴露实验。二甲基亚砜（CAS 67-68-5）和氯化钠（NaCl；CAS 7647-14-6；纯度99.5%）从上海Macklin Biochemical Co., Ltd.（中国）获得。所有其他化学品均为HPLC级试剂，来自同一供应商。

实验沉积物和动物

表层沉积物（0-15厘米）从长江的Tonglv运河地区（32.0541 N, 120.9121 E）采集。

肠道微生物代谢活性

样品的微生物代谢活性通过AWCD表示，如图2所示。在所有处理组中，AWCD显示出时间依赖性模式。经过7天的培养期后，所有处理组的AWCD值范围为0.192至0.731。与对照组相比，UV-329暴露和盐胁迫都降低了微生物活性，表明肠道代谢功能受损。在共同暴露的处理组中，T8和T10组的AWCD值明显低于对照组。

UV-329对C. fluminea肠道微生物群的影响

微生物群落的特征在于它们独特的碳利用模式，这些模式经常受到环境污染物的影响（Song等，2019）。通常，不同的原核物种具有不同的底物利用效率和生长速率（Yang等，2022）。在Biolog ECO微孔板中，AWCD是肠道微生物活性的指标，反映了底物利用的多样性（D. Wang等，2020）。值得注意的是，UV-329显著抑制了AWCD值。

结论

总体而言，实验结果表明，在盐胁迫条件下，沉积物中的UV-329暴露可能导致C. fluminea肠道微生物群发生显著变化。具体来说，UV-329和盐胁迫的共同作用导致了最低的微生物代谢活性。这种共同作用引起的代谢差异主要表现在Biolog ECO微孔板上16种碳源的利用上。SOM分析显示，盐胁迫的影响更大。

CRediT作者贡献声明

王培芳：撰写 – 审稿与编辑，监督，概念化。李强：撰写 – 原稿，方法学，概念化。李海华：撰写 – 审稿与编辑，方法学。金秋同：验证，资源。胡斌：撰写 – 审稿与编辑

未引用参考文献

Wang等，2020。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家水污染控制与管理技术重大项目（2017ZX07204003）、中国创新研究群体国家科学基金（编号51421006）以及华北水利电力大学高层次人才研究项目的支持。