A Sea Mud Feed Matrix Shapes Short-Term Dietborne Glyphosate Exposure in the Sea Cucumber (Apostichopus japonicus): Tissue Residues, Buffered Enzyme Responses, and Dominance-Structured Gut Microbiota Shifts.
Animals (Basel) · 2026 · 16 · PMID 42121764 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 미생물 · 식이
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퇴적물 섭취성 해삼은 퇴적물 유사 입자를 섭취하므로, 연안 양식업에서 기질 관련 노출 경로가 생태학적으로 중요하게 작용한다. 본 연구에서는 저서 먹이 환경 시나리오 하에서 초기 잔류물 형성, 단기 아급성 생체지표 반응 및 장내미생물총 변화를 특성화하는 것을 목표로, 해삼 사료 매트릭스를 이용하여 72시간 동안의 식단 기반/기질 연관 글리포세이트 노출을 평가하였다. 분석적 검증 결과 준비된 사료 매트릭스에서 명확한 글리포세이트 기울기가 확인되었으며, 대조군 매트릭스에서는 글리포세이트가 검출되지 않았고, 저용량-, 중용량-, 고용량 그룹에서 각각 8.66 ± 1.59 mg/kg, 1330 ± 390 mg/kg, 및 6960 ± 1710 mg/kg의 측정 농도가 나타났다. 노출 기간 동안 사망률이나 명백한 외부 병변은 관찰되지 않았다. 조직 분석을 통해 측정 가능한 내부 글리포세이트 잔류물과 구획별 분포가 확인되어, 매트릭스 연관 경로를 통한 성공적인 내부 노출이 있음을 시사하였다. 대부분의 소화 효소 및 면역/항산화 지표는 72시간 동안 비교적 안정적으로 유지되었으나, 아밀라아제는 저용량 그룹에서 현저한 반응을 보였고, 초과산화디뮤타아제(SOD)는 중용량 및 고용량 그룹에서 용량 관련 변화를 보여 효소 종점 간 선택적 민감도를 나타냈다. 장내미생물총 분석 결과 알파 다양성 변동이 제한적인 우점 구조의 군집을 보인 반면, 군집 구성은 미묘한 처리 관련 변화를 보였으며 이는 더 세분화된 분류학적 해상도에서 더욱 뚜렷하였다. 예측 기능 프로파일은 모든 처리군에서 광범위하게 유사하게 유지되었다. 전반적으로, 72시간 노출 설계는 해삼 사료 연관 먹이 경로 하에서 초기 내부 노출 및 단기 생물학적 반응을 확인하는 데 효과적이었으며, 숙주 생리 반응은 이 시간 규모 동안 대체로 완충되었고 장내미생물총은 노출 관련 변화에 대한 더 민감한 인터페이스 수준 신호를 제공하였다. 이러한 발견은 저서 양식종에서 초기 제초제 노출 반응을 평가하기 위한 경로 특이적이고 장 중심적인 프레임워크의 가치를 지지하며, 매트릭스 연관 먹이 조건이 단기 반응의 명백한 크기를 변형시킬 수 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Deposit-feeding sea cucumbers ingest sediment-like particles, making substrate-associated exposure pathways ecologically relevant in coastal aquaculture. In this study, a sea mud feed matrix was used to evaluate short-term dietborne/substrate-linked glyphosate exposure in Apostichopus japonicus over 72 h, with the aim of characterizing early residue formation, short-term sublethal biomarker responses, and gut microbiota shifts under a benthic feeding scenario. Analytical verification confirmed a clear glyphosate gradient in the prepared feed matrices, with no glyphosate detected in the control matrix and measured concentrations of 8.66 ± 1.59 mg/kg, 1330 ± 390 mg/kg, and 6960 ± 1710 mg/kg in the low-, medium-, and high-dose groups, respectively. No mortality or obvious external lesions were observed during the exposure period. Tissue analysis confirmed measurable internal glyphosate residues and compartment-specific distribution, indicating successful internal exposure under the matrix-linked route. Most digestive and immune/antioxidant biomarkers remained relatively stable within the 72 h window; however, amylase showed a marked response in the low-dose group, and superoxide dismutase showed dose-associated changes in the medium- and high-dose groups, indicating selective sensitivity among enzyme endpoints. Gut microbiota analysis revealed a dominance-structured community with limited alpha-diversity variation among groups, whereas community composition showed subtle treatment-related shifts that were more evident at finer taxonomic resolution. Predicted functional profiles remained broadly similar across treatments. Overall, the 72 h exposure design was effective for identifying early internal exposure and short-term biological responses under a sea mud-associated feeding route, while host physiological responses remained largely buffered over this time scale and the gut microbiota provided a more sensitive interface-level signal of exposure-associated change. These findings support the value of a route-specific, gut-centered framework for evaluating early herbicide exposure responses in benthic mariculture species and suggest that matrix-associated feeding conditions may modify the apparent magnitude of short-term responses.| 저자 | Sun, J.; Zhang, L.; Hepburn, C. D.; Kuang, S.; Yang, H. |
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| 저널 | Animals : an open access journal from MDPI |
| 권·호·쪽 | 16(9) |
| PMID | 42121764 |
| DOI | 10.1038/s41587-019-0209-9 |