氟对氟苯尼考和氧氟沙星在鲫鱼体内生物富集特征的影响

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近些年来,含氟抗生素由于具有安全高效等特性在医疗抗生素使用中占据着相当大的比例。氟取代改造后的含氟抗生素与母体抗生素在结构性质与环境行为等多方面都存在着较大差异。因此,进行氟取代前后抗生素在各方面改变的比较研究是非常具有现实意义的。为探讨氟取代前后目标抗生素在生物富集行为中出现的差异及形成原因,分析环境浓度与水体温度两种环境因素对目标抗生素在鱼类体内富集的影响,本研究选取含氟抗生素氟苯尼考(FLO)、氧氟沙星(OFX)与其对应非含氟抗生素甲砜霉素(TAP)、吡哌酸(PPA)为目标抗生素,以环境适应性极强的鲫鱼为受试物种,在不同环境浓度与不同水体温度条件下分别进行为时21天的生物富集实验。研究结果表明:(1)FLO、TAP、OFX和PPA均在鲫鱼体内四种重要组织中发生生物富集。肝脏中FLO、TAP、OFX与PPA的最高浓度分别为335.3 ng g-1、184.9 ng g-1、177.6 ng g-1和57.7 ng g-1。鱼肉中目标抗生素的最高浓度分别为59.5 ng g-1、48.3 ng g-1、46.9 ng g-1和25.7 ng g-1。鱼鳃中目标抗生素的最高浓度分别为50.7ng g-1、35.8 ng g-1、34.9 ng g-1和22.5 ng g-1。胆汁中目标抗生素的最高浓度分别为293.3 ng mL-1、179.7 ng mL-1、176.5 ng mL-1和57.6 ng mL-1。实验结束时,目标抗生素在四种组织内的最高富集浓度分布顺序依次为:肝脏>胆汁>鱼肉>鱼鳃。(2)环境浓度不影响目标抗生素富集的最高浓度与富集速度(p>0.05),但会影响抗生素生物富集系数(BCF),log BCF值随抗生素环境浓度的上升而减小。水体温度不影响目标抗生素富集的最高浓度与log BCF值(p>0.05),但是会影响目标抗生素的富集速度,富集速度随着水体温度的升高而加快。此外,环境浓度与水体温度的变化并不会影响目标抗生素的组织分布情况,肝脏依旧是抗生素的主要富集组织。(3)氟取代作用对目标抗生素的影响主要体现在三方面:首先,氟原子的引入增强了FLO与OFX的亲脂性,使FLO与OFX更容易富集在肝脏等脂肪含量较高的组织中;其次,氟原子在特定位点的引入会减少FLO与OFX的易代谢位点,增强代谢稳定性;此外,氟原子的引入还会降低OFX与血浆蛋白结合的能力,增加其在生物体内可供运输的游离浓度。氟取代作用从多方面影响目标抗生素的生物富集行为,含氟的FLO和OFX比不含氟的TAP和PPA更容易在鲫鱼体内富集。进行含氟抗生素结构性质以及各类环境行为的调查研究,可以丰富人们对含氟抗生素性质的认知,为以后含氟抗生素环境污染的治理提供理论基础与科学依据。
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