韩国沿海水域鲸类体内极性和中等极性AhR激动剂的识别：效应导向分析和全扫描筛查

采用效应导向分析，从韩国近海采集的6只长喙海豚（Delphinus capensis）和1只长须鲸（Balaenoptera physalus）的脂肪、肝脏和肌肉提取物中鉴定出主要的芳烃受体（AhR）激动剂。H4IIE-luc生物测定结果表明，长须鲸脂肪和肝脏提取物的极性组分具有较高的AhR介导效力。基于高分辨质谱全扫描筛选，筛选出37种AhR激动剂候选药物，涵盖4个用途类别：药物、农药、化妆品和天然产品。其中，5种极性AhR激动剂是新发现的。鲸类动物中极性AhR激动剂的浓度具有组织特异性，脂肪和肝脏提取物中AhR激动剂浓度高于肌肉提取物。具有大log K_OA（>5）的极性AhR激动剂在海洋食物链中具有潜在的生物放大作用。极性AhR激动剂在脂肪和肝脏中分别贡献了8.9%和49%的AhR介导效力。吴茱萸次碱和土木香内酯对鲸脂中AhR介导的总效力有显著贡献，而氢化可的松是长须鲸肝脏中AhR的主要贡献者。本研究首次确定了鲸类动物脂肪和肝脏提取物中极性AhR激动剂的组织特异性积累。

芳烃受体（AhR）激动剂是一种转录因子，通过与细胞核内特定DNA序列结合，促进靶基因的表达，从而调节多种生物过程，包括外源代谢、免疫功能、发育毒性和癌症诱导。传统上认为，AhR介导的活性主要由中极性和非极性化合物引起。最近有报道在韩国黑尾鸥的肝脏中发现了几种极性AhR激动剂，这些极性化合物与膜转运蛋白结合并被转运到细胞中，因此具有更高的生物利用度，在海洋食物网中具有显著的生物放大潜力。

效应导向分析（EDA）是一种将基于物理化学性质的分馏与生物测定和仪器分析相结合的工具，用于识别环境样品中的生物活性成分。通过比较同一样品的生物分析等效浓度（BEQ_chem）和生物测定衍生的BEQ_bio，可以量化特定化学物质对观察到的生物效应的贡献。EDA与全扫描筛选分析（FSA）相结合，已经应用于识别以前未在环境样品中监测的生物活性物质。尽管进行了文库匹配，但环境样品中仍可能含有许多未被检测或鉴定的化合物。因此，通过一系列选择标准确定生物活性因子，通过化学和毒理学方法可以确定新的生物活性物质。

顶级捕食者，如海豚和鲸鱼，具有活动范围广、猎物来源多样、代谢活性低和脂肪含量高的特点。这些特征使它们成为水生环境中监测环境污染物的宝贵哨兵。本研究的目的是应用EDA鉴定从韩国沿海水域采集的6只长喙海豚（D1-D6）和1只长须鲸（W1）的脂质、肝脏和肌肉提取物中的主要AhR激动剂。

在D1、D3和D6的脂肪和W1的肝脏中观察到显著的AhR介导效力（图1b）。除了W1的肝脏提取物，在F1（非极性馏分）中，AhR介导的效力相对小于其他馏分（图1c）。在D1-D6的肌肉提取物中，F2（中极性）AhR介导的电位相对较大。在F3（极性）中，D1-D6和W1的脂肪提取物以及W1的肝脏提取物中AhR介导的效力相对较大。这些结果表明，AhR介导的环境污染物的活性存在于鲸类动物的各种组织中。

图1 （a）采样点位置图，2012年和2019年分别捕获了长喙普通海豚和长须鲸。脂肪、肝脏和肌肉组织用于EDA。（b）提取物中AhR介导的效应。（c）长喙海豚和长须鲸的脂肪、肝脏和肌肉提取物的硅胶组分中AhR介导的效应

通过五个步骤的选择标准确定AhR激动剂（图2a）。从脂肪和肝脏中选择了41种AhR激动剂（图2b），并被划分为4个用途类别：药品、农药、化妆品和天然产品，其中以药品和农药最为丰富。根据AhR结合效果的H4IIE-luc生物测定结果，培咪嗪、阿兰妥内酯、雷洛昔芬、氟非那嗪和羟基根克万宁被确定为新型AhR激动剂（图2c）。

图2 （a）用于确定AhR激动剂的LC-QTOFMS数据分析方法。（b）37种AhR候选激动剂的检测组织和已知用途。（c）H4IIE-luc生物测定中11种候选物AhR介导的剂量-反应曲线

在D1-D6和W1的脂质提取物中，极性AhR激动剂占2.6-16%，而在W1的肝脏提取物中，占49%（图3a）。吴茱萸碱和土木香内酯对D1-D6和W1脂质中AhR介导的总效力的贡献相对较大（图3b）。在表现出最高AhR介导效力的W1的鲸脂样品中，吴茱萸碱（1.6%）、土木香内酯（0.83%）和氢化可的松（0.12%）的贡献相对较高。在W1的肝脏中，氢化可的松是AhR的主要贡献者。与其他AhR激动剂相比，吴茱萸碱（2.4%）和皮质酮（2.1%）的贡献相对较高。

图3 （a）长喙海豚和长须鲸有机提取物极性组分中仪器得出的BEQ_chem浓度和生物测定得出的BEQ_bio浓度比较。（b）AhR激动剂对总诱导AhR介导效力的贡献百分比

对于W1的鲸脂和肝脏提取物的极性组分中鉴定出的37种AhR激动剂候选物，进行了额外的毒性预测。VEGA QSAR分析预测所有37种AhR激动剂候选物都至少具有一种潜在的毒性机制（图4）。其中，抗倒胺和诺氟沙星预计对所有六种潜在毒性均表现出活性。这些AhR激动剂候选物的各种预测毒性，表明它们可能对海洋生物的生命周期产生不利影响。

图4 使用VEGA QSAR预测长须鲸鲸脂和肝脏提取物中37种AhR候选激动剂的其他毒性。