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牡蠣 Crassostrea gigas (Thunberg, 1789) の生体内変換系におけるピレンとフルオレンによる応答の違い。分子・生化学的・組織学的アプローチ -第II部
Differential responses in the biotransformation systems of the oyster Crassostrea gigas (Thunberg, 1789) elicited by pyrene and fluorene: Molecular, biochemical and histological approach - Part II.
PMID: 32682195 DOI: 10.1016/j.aquatox.2020.105565.
抄録
ピレン（PYR）とフルオレン（FLU）は、米国環境保護庁の16の優先度の高い多環芳香族炭化水素（PAH）の一つであり、いずれも汚染現場で頻繁に検出されている。本研究の目的は、二枚貝の生体モニタリングプログラムにおける重要性と、これらの生物の生体変換システムに関する情報が少ないことから、太平洋産カキCrassostrea gigasにおけるPYRとFLUの転写レベルでの影響と、いくつかの生体変換システムの酵素活性を調査し、その軟組織における組織学的影響を評価することであった。カキC. gigasをPYR（0.25及び0.5μM）及びFLU（0.6及び1.2μM）に24時間及び96時間曝露した。曝露後、チトクロームP450コード化遺伝子（CYP1-like、CYP2-like、CYP2AU2、CYP356A1、CYP17α、CYP17α）のトランスクリプトレベルを測定した。-様）、グルタチオンＳトランスフェラーゼ遺伝子（オメガＧＳＴＯ様、ミクロソームＧＳＴ様）及びスルホトランスフェラーゼ遺伝子（ＳＵＬＴ様）、及びエトキシレゾルフィンＯ-デエチラーゼ（ＥＲＯＤ）、グルタチオンＳトランスフェラーゼ（ＧＳＴ）及びミクロソームＧＳＴ（ＭＧＳＴ）の活性をエラで評価した。また、曝露期間後の組織学的変化も評価した。PYRとFLUはカキ軟部組織で生体濃縮していた。PYRの水中半減期はフルオレンよりも短かったが，これは前者の親油性と生体濃縮性の高さによると考えられる．EROD活性は、PYRとFLUに96時間暴露したすべてのカキで検出限界以下であった。PYRに曝露したカキの生殖段階は産卵後であった。PYRへの曝露は消化管の萎縮を引き起こしたが、生物変換遺伝子の転写レベルには影響を及ぼさなかった。しかし、PYR 0.5μMに96時間曝露した生物はより高いMGST活性を示し、組織中のPYR濃度が高い条件下でのカキのエラの酸化ストレスに対する保護的役割を示唆していた。FLU濃度の高いカキでは外套膜の粘膜細胞数の増加が観察され、防御機構が示唆された。FLU 1.2μMに24時間曝露したカキは生殖腺発達の熟期にあり、CYP2AU2、GSTO様、SULT様遺伝子の転写レベルが高く、FLUの生体内変換に関与していることが示唆された。また、FLUに96時間曝露した後、牡蠣の外套膜の粘液細胞の有意な増加が認められたが、EROD、総GSTおよびMGST活性には影響は認められなかった。これらの結果から、PAHは生体内変換遺伝子の転写レベルや酵素活性に異なる影響を与えることが示唆されたが、これらの違いは生殖ステージにも関係している可能性があると考えられる。
Pyrene (PYR) and fluorene (FLU) are among the sixteen priority Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) of the United States Environmental Protection Agency and are both frequently detected in contaminated sites. Due to the importance of bivalve mollusks in biomonitoring programs and the scarce information on the biotransformation system in these organisms, the aim of this study was to investigate the effect of PYR and FLU at the transcriptional level and the enzymatic activities of some biotransformation systems in the Pacific oyster Crassostrea gigas, and to evaluate the histological effects in their soft tissues. Oysters C. gigas were exposed for 24 h and 96 h to PYR (0.25 and 0.5 μM) and FLU (0.6 and 1.2 μM). After exposure, transcript levels of cytochrome P450 coding genes (CYP1-like, CYP2-like, CYP2AU2, CYP356A1, CYP17α-like), glutathione S tranferase genes (omega GSTO-like and microsomal, MGST-like) and sulfotransferase gene (SULT-like), and the activity of ethoxyresorufin O-deethylase (EROD), Glutathione S-transferase (GST) and microssomal GST (MGST) were evaluated in gills. Histologic changes were also evaluated after the exposure period. PYR and FLU bioconcentrated in oyster soft tissues. The half-life time of PYR in water was lower than fluorene, which is in accordance to the higher lipophilicity and bioconcentration of the former. EROD activity was below the limit of detection in all oysters exposed for 96 h to PYR and FLU. The reproductive stage of the oysters exposed to PYR was post-spawn. Exposure to PYR caused tubular atrophy in digestive diverticula, but had no effect on transcript levels of biotransformation genes. However, the organisms exposed for 96 h to PYR 0.5 μM showed higher MGST activity, suggesting a protective role against oxidative stress in gills of oysters under higher levels of PYR in the tissues. Increased number of mucous cells in mantle were observed in oysters exposed to the higher FLU concentration, suggesting a defense mechanisms. Oysters exposed for 24 h to FLU 1.2 μM were in the ripe stage of gonadal development and showed higher transcript levels of CYP2AU2, GSTO-like and SULT-like genes, suggesting a role in the FLU biotransformation. In addition, after 96 h of exposure to FLU there was a significant increase of mucous cells in the mantle of oysters but no effect was observed on the EROD, total GST and MGST activities. These results suggest that PAH have different effects on transcript levels of biotransformation genes and enzyme activities, however these differences could also be related to the reproductive stage.
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