手性多氯联苯在蛋鸡体内的迁移转化行为及代谢组研究

China is the largest country of egg production and consumption in the world. The residues of persistent organic pollutants including polychlorinated biphenyls (PCBs) in eggs have aroused great public concern. The selective residues of PCBs in environmental organisms have been widely reported. However, their process and mechanism of selective and dynamic migration and metabolism in poultry are not clear, and it is still unknown that they will lead to body injury of laying hens and affect egg quality and safety. This project will study the selective accumulation and metabolism of chiral PCBs in laying hens, especially on their migration from the body to eggs, and then from eggs to chicken. This can explain pollution source and causes of PCBs in eggs. The effects of PCBs on oxidative stress in laying hens and chicken are investigated. Further, the metabolomics analysis will be used to analyze the toxic effects of the different forms of PCBs on endogenous metabolism based on the changes of metabolites in the overall characteristics, and to screen biomarkers before pathway analysis for PCBs pollution in eggs. The correlations among PCBs metabolism, oxidative stress, and abnormal metabolic pathways will be explored to study the toxic mechanism. Finally, the fates of migration and metabolism and toxic characteristics of PCBs and their mechanism on laying hens will be explicit. The implementation of the project is very important and helpful to profoundly evaluate the environmental behaviors of PCBs, and comprehensively assess their toxicity on poultry and effects on the quality and safety of eggs.

我国是全球最大的鸡蛋生产消费国，鸡蛋中多氯联苯（PCBs）等持久性有机污染物残留问题已引起公众极大关注。有关PCBs在环境生物中的选择性残留已有较多报道，然而针对其在蛋鸡等禽类动物体内的迁移动态和代谢过程尚不清楚，是否会引起蛋鸡及后代雏鸡机体受损更是未知。本项目拟开展手性PCBs在蛋鸡体内的选择性蓄积和代谢转化，尤其是在母体-鸡蛋-雏鸡迁移传递中的行为规律研究，解析鸡蛋PCBs污染来源及其成因。明确PCBs对蛋鸡及雏鸡的氧化应激作用，通过代谢组学分析，从整体特征变化角度阐明高低氯代PCBs对蛋鸡内源性代谢的影响，筛选生物标志物并分析代谢通路。研究PCBs代谢转化、氧化应激和异常代谢路径之间的相关关系，探讨其致毒机理，最终探明手性PCBs在蛋鸡中的迁移代谢行为和毒性特征及其作用机制。项目的实施对深入评价PCBs的环境行为，全面评估其对禽类动物的毒性效应以及禽蛋产品的质量安全影响具有重要意义。

鸡蛋中多氯联苯（PCBs）残留问题已引起社会大众的极大关注，但对其在蛋鸡体内的蓄积迁移以及毒性风险等有待厘清。本项目在已有基础上首先优化建立了典型手性PCBs95和136及其代谢物在鸡组织、鸡蛋、肝微粒体等基质中的检测方法，并利用多糖类手性色谱柱完成了单一对映体的分离制备，为后续研究提供了关键手段和材料。. 蛋鸡暴露结果发现，手性PCBs的富集呈组织、剂量和氯代程度依赖性，肝脏富集量最高，其次为肾脏、蛋黄和卵巢。大部分组织中低氯代的PCB95富集量高于高氯代的PCB136。在蛋鸡体内组织及鸡蛋中均发生了选择性代谢和富集，且都优先富集（+）-对映体，但蓄积消除速度因PCB种类和组织不同有所差异。在鸡肝微粒体低剂量和高剂量暴露中，半衰期从大到小依次为PCB95、OH-PCB95、MeO-PCB95，说明PCB95降解速率最慢，MeO-PCB95降解最快。.手性PCBs的蓄积消除对蛋鸡肝脏中的抗氧化标志物T-SOD和GSH-Px，均产生了长期的变化影响，其中PCB136在蓄积期与T-SOD酶活性存在显著的剂量-效应关系。PCB95及其代谢物具有较大毒性差异，PCB95诱导ROS的含量最多，而OH-PCB95诱导LDH含量最多。OH-PCB95对斑马鱼胚胎120hpf下的致死毒性最高，MeO-PCB95则最低。但PCB95左右旋单一对映体的毒性都比外消旋体高，呈现出拮抗效应。. 建立了代谢组学和脂质组学分析方法，结果发现PCBs95暴露后的蛋鸡鸡肝和鸡胚肝细胞中多数小分子发生紊乱，呈现剂量差异，并筛选出典型的差异特征代谢物。其中，PCBs影响鸡胚肝细胞的主要脂质中，大部分甘油磷脂呈现下降趋势，可能会引发细胞膜损伤，导致细胞防御机制下降。而大部分氨基酸则呈现上调趋势，主要影响的代谢通路有苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢等。. 综上所述，手性PCBs会从蛋鸡体内经过组织分布选择性迁移至鸡蛋中蓄积，且体内的蓄积消除与氧化应激具有相关性。PCBs及代谢物在氧化应激等毒性方面具有较大差异，OH-PCB95呈现出最高的毒性作用，产生毒性的主要分子机制可能是甘油磷脂等脂质代谢和苯丙氨酸等氨基酸代谢出现明显紊乱，这些结果为手性PCBs的环境行为评价及风险评估提供了重要科学依据。