用流式揭开含氯消毒剂副产物对环境影响的神秘面纱

niwanmao

Raphidocelis subcapitata 是一种绿藻，属于硒藻科。由于其对环境污染物的敏感性，通常被用作生态毒理学研究的模式生物，用于评估各种化学品和物质对水生生物的毒性。它是一种单细胞淡水藻类，通常存在于池塘、溪流和其他淡水水体中。

含氯消毒剂与水中的天然有机物发生反应时，就会形成 DBPs。Ciccia T等人在2023年10月18日发表的论文中，研究了五种消毒副产物（DBPs）--一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、溴氯乙酸和 1,1-二氯丙-2-酮--对淡水绿藻 Raphidocelis subcapitata 的毒性影响，目标是使用流式细胞仪评估 DBPs 对藻类细胞的亚致死效应，并将这些效应与生长抑制联系起来。

根据细胞密度测定结果，在暴露 72 小时后对藻类生长率进行评估。1,1-二氯丙-2-酮毒性最强，半数致死浓度为 1.8 毫克/升，其次是一氯乙酸、三氯乙酸、溴氯乙酸和二氯乙酸。

作者利用流式细胞仪测量了多个亚致死终点：细胞大小、复杂性、色素含量、活性氧、脂质含量、膜电位、存活率和酯酶活性。暴露于 DBPs 72 小时后，细胞大小、复杂性、绿色自发荧光和脂质含量增加，红色自发荧光减少。

较高浓度的 DBPs 会显著诱导活性氧。下图是用流式细胞仪H2DCFDA测量五种 DBP 的 ROS 形成（平均荧光强度，任意单位）。*表示处理与对照之间存在明显差异



酯酶活性受到影响，有证据表明代谢抑制或刺激取决于化学品和时间点。

为解释 DBP 的毒性，提出了一个可能的框架：最初的光系统抑制导致活性氧积累，引发脂质合成和类胡萝卜素生成的增强，从而抑制细胞分裂，导致细胞变大、多核，最终导致观察到的生长抑制。


论文的结论是，流式为阐明亚致死效应和作用模式提供了与生长抑制相辅相成的数据。最敏感、信息量最大的终点是酯酶活性。流式细胞仪能够在单细胞水平上了解生理反应。

这项研究证明了将传统毒性测试与流式细胞术分析相结合，对消毒副产物等环境污染物进行全面毒性评估的价值。


参考文献：Ciccia T, Pandard P, Ciffroy P, Urien N, Lafay L, Bado-Nilles A. Sub-lethal toxicity of five disinfection by-products on microalgae determined by flow cytometry - Lines of evidence for adverse outcome pathways [published online ahead of print, 2023 Oct 18]. Ecotoxicol Environ Saf. 2023;266:115582. doi:10.1016/j.ecoenv.2023.115582