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水生生態系における金属汚染のモニタリングにおける魚類の蠕虫寄生虫の役割：世界で最も生産量の多いプラチナ採掘地域における事例研究
The role of fish helminth parasites in monitoring metal pollution in aquatic ecosystems: a case study in the world's most productive platinum mining region.
PMID: 32683559 DOI: 10.1007/s00436-020-06813-1.
抄録
白金（Pt）の消費量が増加しているため、特に自動車の排気ガス浄化触媒に含まれる白金の環境濃度が世界的に懸念されている。環境中の白金濃度に関する情報は限られているが、特に白金の採掘地域では、南アフリカが世界の白金の主な供給国であるのに対し、環境中の白金濃度に関する情報は限られている。さらに、他の金属も白金採掘の副産物として放出されており、これも環境問題の原因となる可能性がある。ある種の魚類寄生虫は、宿主よりも桁違いに高い金属を蓄積する能力を持っており、自然にはあまり存在しない金属を確実に検出するために使用することができます。寄生体-宿主系における白金蓄積に関する研究は限られている。そこで、本研究の目的は、(1) 白金採掘活動によって影響を受けた基準地および貯水池の寄生虫の宿主と比較して、様々な金属（カドミウム（Cd）、クロム（Cr）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、鉛（Pb）、白金（Pt）、亜鉛（Zn））の蓄積量を決定することであった。(2) 感染した宿主と感染していない宿主、および感染強度の異なる宿主間で金属の生物蓄積に差があるかどうかを評価する。そして（３）感染した宿主と非感染宿主の間でバイオマーカー応答（アセチルコリンエステラーゼ活性（ＡＣｈＥ）、メタロチオネイン含量（ＭＴ）、カタラーゼ活性（ＣＡＴ）、還元グルタチオン含量（ＧＳＨ）、マロンジアルデヒド含量（ＭＤＡ）、タンパク質カルボニル誘導（ＰＣ）、スーパーオキシドジスムターゼ活性（ＳＯＤ）、および細胞エネルギー配分（ＣＥＡ））を比較すること。絛虫類のAtractolytocestus huronensisは宿主Cyprinus carpioに比べてCr, Ni, Ptの濃度が有意に高く，線虫のContracaecum sp.は宿主Clarias gariepinusに比べてPtとZnの濃度が有意に高かった．感染した魚は未感染の魚に比べて低い金属濃度を示したが、寄生虫は宿主のバイオマーカー反応に有意な影響を与えなかった。この寄生虫は、白金採掘活動に由来する金属のバイオアベイラビリティーとその毒性効果に抵抗する能力を示した。このように、これらの寄生虫は、Pt採掘活動によるCr, Ni, Pb, Pt汚染の感度の高い蓄積指標として有望である。
Due to the increasing consumption of platinum (Pt), especially in automobile exhaust catalysts, environmental concentrations of Pt are of emerging concern worldwide. Limited information exists on environmental concentrations, particularly in Pt mining regions, while South Africa is the world's main supplier of Pt. Moreover, other metals are also released as by-products of Pt mining, which might also cause environmental concern. Certain fish parasite taxa have the ability to accumulate metals orders of magnitude higher than their hosts and can be used to reliably detect metals with naturally low abundance. Studies on Pt accumulation in parasite-host systems are limited. Therefore, the aims of the present study were (1) to determine the accumulation of a variety of metals (cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), platinum (Pt), and zinc (Zn)) in helminth fish parasites compared with their hosts from a reference site and an impoundment impacted by Pt mining activities; (2) to assess whether there is a difference between bioaccumulation of metals in infected and uninfected hosts, as well as between hosts with different infection intensities; and (3) to compare the biomarker responses (acetylcholine esterase activity (AChE), metallothionein content (MT), catalase activity (CAT), reduced glutathione content (GSH), malondialdehyde content (MDA), protein carbonyls induction (PC), superoxide dismutase activity (SOD), and cellular energy allocation (CEA)) between infected and uninfected hosts. The cestode Atractolytocestus huronensis accumulated significantly higher concentrations of Cr, Ni, and Pt than their host Cyprinus carpio, while the nematode Contracaecum sp. accumulated significantly higher concentrations of Pt and Zn than their host Clarias gariepinus. Infected fish showed lower metal concentrations compared to uninfected fish, while the parasites had no significant effects on their hosts' biomarker responses. The parasites demonstrated the bioavailability of metals derived from Pt mining activities and their ability to resist its toxic effects. Thus, these parasites are promising sensitive accumulation indicators for Cr, Ni, Pb, and Pt contaminations from Pt mining activities.