メタンフェタミンの希釈濃度が表層水中に存在すると、魚類の行動障害、世代を超えた毒性、生態系レベルでの影響を引き起こすことが示唆された

Diluted concentrations of methamphetamine in surface water induce behavior disorder, transgenerational toxicity, and ecosystem-level consequences of fish.

• Zhenglu Wang
• Kang Mao
• Wei Du
• Min Cai
• Zhaobin Zhang
• Xiqing Li

抄録

メタンフェタミン(METH)は、排水を介して水生環境から広く検出されたことから、新たな有機汚染物質として認識されてきた。しかし、メダカの成魚を対象とした研究では、メダカの成魚を対象とした研究が行われているが、メダカの成魚を対象とした研究は行われていない。本研究では、メダカ成魚を環境濃度（0.05, 0.2, 0.5, 5μgL）及び高濃度（25, 100μgL）のMETHに90日間曝露し、メダカの生態行動機能、病理組織、生物濃縮、世代交代毒性への影響を検討した。メダカ成魚の運動活性、総距離、最大速度は、低濃度(0.2-0.5μgL)では有意な増加が認められたが、高濃度(25-100μgL)では著しく減少した。この効果は、魚の捕食リスクを高める可能性がある。また、METHによって誘導された遺伝子（cacna1c, oxtr, erk1, c-fos）の相対的な発現、および電圧依存性カルシウムチャネル（VDCC）およびミトゲン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）シグナル伝達チャネルに関与するタンパク質（オキシトシン（OXT）およびプロテインキナーゼA（PKA））の含有量に有意な変化が見られたことから、行動形質の変化の根底にあるメカニズムの一部を解明することができると考えられた。また、METHは脳組織に明らかな微小グリオシス、神経細胞の喪失、壊死を誘発する可能性があることを示した。また，雄メダカの肝機能指数は0.2～5μgL群で有意に上昇し，100μgL群では雌メダカの肝機能指数が低下したことから，雄メダカはMETHの影響を受けやすいことが示唆された．メダカの腎機能指数（NSI）は0.05-100μgLで顕著に低下した。メダカの生体濃縮係数（BCF）（0.4-5.8）から、メダカの魚類へのMETHの生体濃縮能が明らかになった。本研究では、メダカ魚の生体濃縮性を明らかにするため、メダカ魚の生体濃縮性を明らかにするため、メダカ魚の生体濃縮性を明らかにした。一方、中国、米国、オーストラリアの河川では、METHのRQ値(>1)が高い催奇形性リスクレベルを示しており、METHがもたらす生態系レベルの影響を懸念すべきであることが示唆された。

Methamphetamine (METH) has been recognized as an emerging organic contaminant as it was widely detected in the aquatic environment via wastewater effluent discharge. However, the ecological hazard posed by METH at environmentally relevant concentrations was remained unclear. In this study, adult medaka fish were exposed to METH at environmental levels (0.05, 0.2, 0.5, 5 μg L) and high level (25 and 100 μg L) for 90 days to investigate its effect on ecologically behavioral functions, histopathology, bioconcentration, and transgenerational toxicity. The significant increase of locomotion activity, total distance, and max velocity of adult medaka were observed at low METH levels (0.2-0.5 μg L), while it markedly decreased at high levels (25-100 μg L). This effect may increase the predation risk of the fish. The significant alteration on the relative expressions of the genes (cacna1c, oxtr, erk1, and c-fos), as well as the contents of the proteins (oxytocin (OXT) and protein kinase A (PKA)) involved in Voltage Dependent Calcium Channel (VDCC) and Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) signaling channel induced by METH could partly elucidate the underlying mechanisms of the changes of the behavioral traits. METH could induce obvious minimal gliosis, neuronal loss, and necrotic in brain tissues. Additionally, the significant increase of hepatic-somatic index (HSI) of male medaka at 0.2-5 μg L groups, and the decrease of female medaka at 100 μg L group indicated male fish was more susceptible to METH. Nephric-somatic index (NSI) of medaka markedly declined induced by METH at 0.05-100 μg L. The bioconcentration factor (BCF) (0.4-5.8) in medaka fish revealed the bioconcentration potential of METH in fish. This study for the first time demonstrated METH could induced the development defects of larvae in F1 generation at environmentally relevant concentrations, thereby resulting in a significant decrease in the capacity of fish to produce offspring. Meanwhile, the RQ values (>1) of METH in river in China, USA, and Australia showed a high teratogenic risk level, suggesting the ecosystem-levels consequence posed by METH should be concerned.

Copyright © 2020. Published by Elsevier Ltd.