Pesticide bioavailability, bioaccumulation, and bioconcentration in zebrafish: a critical review with emphasis on methodological inadequacies.
Arch Toxicol · 2026 · 100:3265-3277 · PMID 42047700 · 등급5 동물·현장 종설 · 환경과 생태 > 수생생물 · 수생생물 · 제형(GBH)
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제브라피쉬(Danio rerio)는 수생 환경독성학에서 가장 중요한 척추동물 모델이 되었으나, 이 종에서의 농약 생체이용률, 생체축적 및 생물농축에 대한 증거 기반은 심각한 방법론적 파편화가 특징이며 이는 신뢰할 수 있는 위험 추정치를 도출하는 데 한계를 보인다. 본 리뷰는 유기인계(organophosphates), 피레스로이드(pyrethroids), 유기염소계(organochlorines), 트리아졸 및 숙신산탈수효소억제제(SDHI) 살균제, 그리고 제초제라는 다섯 가지 주요 농약 계열에 걸친 1차 문헌을 비판적으로 평가하며, 해당 분야의 핵심적 한계는 1차 연구의 부족이 아니라 내부적으로 일관되고 교차 비교 가능한 독성동태학적 데이터를 생성할 수 있는 방법론적 표준을 구현하는 체계적인 실패에 있음을 주장한다. 제브라피쉬의 생물농축인자(BCF)는 글리포세이트의 경우 2 미만에서 클로르페나파이어의 경우 1300 이상까지 네 자릿수에 걸쳐 분포하며, $\text{log } K_{\text{ow}}$가 주요 예측 변수이다. 그러나 CYP450 대사 능력의 심각한 생활 단계 의존성으로 인해 배아 단계에서 도출된 BCF 값은 성체에 외삽될 수 없다. 명목 농도 보고, 순수 활성 성분 테스트, 단일 생활 단계 설계, 그리고 단일 화합물 노출이라는 반복적인 패턴은 실제 환경의 농약 노출 조건과 체계적으로 벗어나는 일련의 증거를 생성하였다. 방법론적 편향에 대한 정량적 분석 결과, 생체변환만으로도 내부 농도를 5배에서 90배까지 감소시킬 수 있으며, 퇴적물 분배는 피레스로이드의 수층 내 생체이용률을 총 첨가 질량의 최소 0.07%로 제한할 수 있고, 제제 보조제는 농약 분포를 물과 퇴적물 구획 사이에서 완전히 재지향시킬 수 있음이 밝혀졌다. 본 리뷰의 증거 핵심을 이루는 열 가지 1차 연구에 대한 교차 연구 품질 평가는 대다수가 10점 만점의 방법론적 적절성 척도에서 7점 이하를 기록했으며, 어느 연구도 농도 확인, 조직 특이적 BCF 포착, 대사산물 추적, 그리고 현실적인 혼합물 또는 제제 조건을 통합적으로 검증하지 못하였다. 본 리뷰는 이러한 문제들에 대한 제브라피쉬에서의 최초의 통합적이고 방법론 중심적인 정량적 종합을 제공하고, 다섯 가지 우선순위 지식 격차를 식별하며, 향후 제브라피쉬 농약 생체축적 연구를 위한 최소 표준 프레임워크를 제안한다.ORIGINAL ABSTRACT
Zebrafish (Danio rerio) have become the pre-eminent vertebrate model in aquatic ecotoxicology, yet the evidence base on pesticide bioavailability, bioaccumulation, and bioconcentration in this species is characterised by profound methodological fragmentation that limits the derivation of reliable risk estimates. This review critically appraises the primary literature across five major pesticide classes, namely organophosphates, pyrethroids, organochlorines, triazole and succinate dehydrogenase inhibitor (SDHI) fungicides, and herbicides, and argues that the field's central limitation is not a deficit of primary studies but rather a systematic failure to implement methodological standards capable of generating internally consistent, cross-comparable toxicokinetic data. Bioconcentration factors (BCFs) in zebrafish span four orders of magnitude, from less than 2 for glyphosate to over 1300 for chlorfenapyr, with log Kow as the primary predictor; yet BCF values derived from embryo stages cannot be extrapolated to adults given the profound life-stage dependency of CYP450 metabolic capacity. A recurring pattern of nominal-concentration reporting, pure active-ingredient testing, single life-stage design, and single-compound exposure has generated a body of evidence that diverges systematically from real-world pesticide exposure conditions. Quantitative analysis of methodological bias reveals that biotransformation alone can reduce internal concentrations by 5- to 90-fold; sediment partitioning can confine pyrethroid bioavailability in the water column to as little as 0.07% of total added mass; and formulation adjuvants can redirect pesticide distribution entirely between water and sediment compartments. A cross-study quality assessment of the ten primary studies forming the evidence core of this review shows that the majority score 7 or below on a 10-point methodological adequacy scale, with no study simultaneously verifying concentrations, capturing tissue-specific BCFs, tracking metabolites, and incorporating realistic mixture or formulation conditions. This review provides the first integrated, methodologically-focused, quantitative synthesis of these issues in zebrafish, identifies five priority knowledge gaps, and proposes a minimum standards framework for future zebrafish pesticide bioaccumulation studies.| 저자 | Pamanji, R.; Sivan, G. |
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| 저널 | Archives of toxicology |
| 권·호·쪽 | 100(8), 3265-3277 |
| PMID | 42047700 |
| DOI | 10.1016/j.aquatox.2025.107420 |
| MeSH | Animals; Zebrafish; Pesticides; Biological Availability; Water Pollutants, Chemical; Bioaccumulation; Toxicokinetics; Risk Assessment |