生物標誌物對汙染物的響應過程是怎麼樣的？

生物標誌物被定義為生物化學、細胞或分子水平上的生物測量，是生物體與環境化學、物理或生物製劑相互作用的結果（WHO，1993）。生物標誌物是生物體暴露於亞致死劑量的有毒化合物時，在基因、分子、細胞、組織等水平上發生異常變化的信號指標（Amiard-Triquet C et al，2012）。這些指標往往能在生物體的結構發生損傷之前預警環境變化，並具有特異性、可操作性、穩定性及廣泛性等特點。利用生物標誌物進行水生環境進行汙染監測和評價，能夠克服化學分析方法難以反映生態毒性的缺陷，並能檢測出低於化學儀器檢測限的汙染水平（趙順順等 2010）。在不同水平的生物標誌物中，分子生物標誌物可以通過分子水平上的變化，直接反映汙染物與生物細胞靶分子的相互作用及後果，具有很高的靈敏性和特異性，適用於環境汙染的早期預警（孟範平等 2011）然而，它們可能受到一些因素的影響，例如環境條件，以及物種的生態和生理特徵；這些因素可能是任何評估中變異性的重要來源(Martínez-Álvarez et al., 2005; van der Oost et al., 2003)。

乙醯膽鹼酯酶(AChE)

AChE是一種生物神經系統傳導信息的一種關鍵性酶，普遍存在於大多數動物體內。正常生理條件下，當生物體發生神經衝動時，釋放出乙醯膽鹼，完成傳導作用後，由AChE將乙醯膽鹼迅速水解為乙醯和膽鹼；而汙染物進入機體後，通過抑制AChE活力使其無法催化乙醯膽鹼的水解，造成後者大量積聚，導致神經傳導功能紊亂。已有研究表明，重金屬和B[a]P對AChE活性有明顯的抑制效應。野外研究同樣發現，汙染嚴重的採樣點中地中海貽貝（M. galloprovincialis）鰓的AChE活性顯著降低。

超氧化物歧化酶(SOD)，過氧化氫酶(CAT)

氧化應激系統在抵抗外源性物質汙染和其他刺激方面起著重要作用(Velisek et al.，2011)，它可以誘導氧化自由基(ROS)的產生並損傷機體。SOD和CAT是清除過量ROS的主要抗氧化酶。SOD可以將ROS轉化為H2O2,CAT則將H2O2轉化為H2O和O2，以維持自由基的平衡(Ge et al.，2015;Chenet al，2014)。大量的室內毒性試驗表明，環境中汙染物濃度較低或者暴露時間較短時，生物體內的SOD活性會被誘導升高，但當暴露於較高濃度的汙染物或者長時間暴露時，SOD的誘導程度會逐漸降低，甚至出現抑制，以至於其活性與環境中汙染物濃度或含量呈現負相關。CAT對汙染物的響應與SOD相似，在低濃度暴露條件下，生物體內CAT酶活性會顯著升高，隨著汙染物濃度升高，誘導程度逐漸降低。趙元鳳等將毛蚶在含重金屬的海水中暴露培養6d後，發現雙殼類肌肉組織中CAT活性出現先誘導後抑制的變化趨勢，而SOD活性則是先升高而後基本不變，表明CAT是一種對氧化逆境敏感性優於SOD的生物標誌物。

脫乙基酶(EROD)，穀胱甘肽S-轉移酶(GST)

外源性汙染物在機體內的解毒過程總共分為第一階段(生物轉化)和第二階段(結合)階段。生物轉化階段一相代謝酶EROD被認為是汙染的重要生物標誌物(He etal .，2012;Zhengetal，2016;Caoet al ., 2017)。其誘導機制屬於芳香烴受體(arylhydrocarbon receptor, AhR)介導型，在多環芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)等持久性有機汙染物的生物轉化中起關鍵作用而往往被誘導。GST是與EROD相關的生物標誌物，被認為是生物體內重要的結合II期酶，可以催化I期代謝物與GSH的結合，有利於排除體內有毒物質(Antonino et al.，2015)。已有研究表明，重金屬可快速誘導地中海貽貝（M. galloprovincialis）、截形斧蛤（D. trunculus）GST活性的增加；但在一些實驗研究中發現重金屬對棕色貽貝（P.perna）、地中海貽貝（M. galloprovincialis）GST的誘導比較緩慢，鰓和消化腺中的GST酶活性對重金屬暴露響應不顯著。說明GST的誘導性可能與汙染物種類有關，並因物種而異。

丙二醛(MDA)

應激狀態下積累的活性氧(ROS)可以攻擊細胞膜上的不飽和脂肪酸(PUFA)。這個過程能觸發脂質過氧化(LPO)形成脂質過氧化物，這是一種細胞氧化損傷的典型標誌物(Company et al.，2004;Xiaet al . 2017)。丙二醛含量被認為是一個關鍵的指標在脂質過氧化方面，因為它是PUFA的主要氧化產物(He et al.，2012;xiaetal，2016)。Vlahogianni等將紫貽貝(M. galloprovincialis)分別在含有半致死濃度重金屬的海水中暴露培養10d，發現貽貝鰓和外套膜中MDA含量均比對照組顯著升高，同時CAT等抗氧化酶活性降低，表明在重金屬汙染壓力較重時，脂質過氧化水平的升高抗氧化酶活性基本都是下降趨勢，意味著生物氧化壓力超出了生物體的抗氧化防禦能力。Taylor等[68]將毛蚶(Anadara trapezia)在Pb含量分別為100和300μg/g的沉積物中培養56d，發現鰓和肝胰臟中的MDA含量明顯升高。