渤海典型重金属污染物对菲律宾蛤仔毒理效应的代谢组学研究

近年来，重金属（Zn、Cd、Hg、As等）已成为渤海重要污染物，并发现在多种贝类体内含量严重超标，对海洋生态系统构成严重的生态风险，并威胁到人类健康。课题组通过前期研究发现，菲律宾蛤仔对重金属具有显著的富集能力，并在分子水平上对重金属胁迫响应灵敏。本项目针对渤海严重的重金属污染状况，在海洋生态毒理学领域开展创新探索：利用菲律宾蛤仔作为指示生物，采用代谢组学技术，系统研究渤海海域典型重金属污染物对菲律宾蛤仔的毒理学效应，从分子水平阐述菲律宾蛤仔对重金属污染物的响应机制，筛选出各类重金属污染物对菲律宾蛤仔毒理学效应的特异性代谢生物标志物；同时对渤海典型重金属污染区域-莱州湾的重金属污染状况进行代谢组学评估，为渤海重金属污染的生物监测与生态风险评估提供有效的技术支持。

在基金项目的资助下，课题组利用基于核磁共振技术的代谢组学方法深入研究了渤海典型重金属污染物镉、砷、锌、汞对海洋指示生物菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）的毒理效应。首先，课题组对渤海主要分布的三种品系（白蛤、斑马蛤、两道红蛤）菲律宾蛤仔对典型重金属污染物响应的灵敏度进行了代谢组学研究。代谢组学的研究结果表明，对于急性汞暴露，两道红菲律宾蛤仔的消化腺组织相对灵敏，可以作为汞的毒理效应以及生物监测的指示生物组织；对于急性锌暴露， 白蛤品系的菲律宾蛤仔的鳃组织相对灵敏，可以作为锌的毒理效应以及生物监测的指示生物组织；对于急性镉暴露，白蛤品系的菲律宾蛤仔的闭壳肌组织相对灵敏，可以作为锌的毒理效应以及生物监测的指示生物组织。.在此基础上，课题组分别研究了渤海典型重金属污染物汞、镉、锌、砷对菲律宾蛤仔的毒理效应。结果表明，典型重金属污染汞、镉、锌、砷对菲律宾蛤仔的毒理效应主要表现为扰乱菲律宾蛤仔的能量代谢以及渗透调节，但通过比对代谢物生物标志物，各种重金属污染导致的能量代谢异常的代谢物指纹图谱存在显著差异，这表明需要进一步利用亚细胞蛋白质组学技术，通过研究细胞中能量代谢的中枢线粒体的蛋白变化，深入阐明重金属污染物导致的能量代谢异常的生物学机制。.通过整合利用基于双向电泳的蛋白质组学技术与基于核磁共振技术的代谢组学，深入研究了梯度盐度下急性砷暴露对菲律宾蛤仔的毒理效应。部分蛋白质生物标志物与代谢物生物标志物，如琥珀酸、ATP的含量变化高度相关。这些发现证明蛋白质组学与代谢组学的整合方法可以有效地在分子水平阐明污染物的毒理效应。