Uptake, turnover and distribution of chlorinated fatty acids in aquatic biota

Abstract

Chlorinated fatty acids (ClFAs) are the major contributors of extractable, organically bound chlorine in fish lipids. A known anthropogenic source of ClFAs is chlorine bleached pulp production. Additional anthropogenic sources may exist, e.g., chlorine-containing discharge from industrial and house-hold waste and they may also occur naturally. ClFAs have a wide geographic distribution. They have, for instance, been identified in fish both from Alaskan and Scandinavian waters. In toxicological studies of ClFAs, the most pronounced effects have been found in reproductive related processes. ClFAs have also been shown to disrupt cell membrane functions. The present study was carried out to further characterise the ecotoxicological properties of ClFAs and their presence in biota.



To investigate the biological stability of ClFAs, two experiments were carried out using radiolabelled chlorinated and non-chlorinated fatty acids. In both experiments, ClFAs were taken up from food by fish and assimilated to lipids. From the first experiment it was concluded that the chlorinated fatty acid investigated was turned over in the fish to a lower degree than the non-chlorinated analogue. In the second experiment, the transfer of a chlorinated fatty acid was followed over several trophic levels and the chlorinated fatty acid was transferred to the highest trophic level.



In samples with differing loads of persistent organic pollutants (POPs) from both fish and marine mammals, high concentrations and diversity of ClFAs were detected. This was also observed in samples with low POP concentration. Chlorohydroxy fatty acids made up a considerable portion of the ClFAs in certain samples, both from limnic fish and marine mammals.



ClFAs in fish were found to be bound in complex lipids such as triacylglycerols (storage lipids) and phospholipids, as well as in acyl sterols (membrane lipids). In the marine mammals investigated, high concentrations of ClFAs were mainly bound in phospholipids.



If ClFAs are assimilated like 'normal' fatty acids, are incorporated into membrane lipids, and are recalcitrant to catabolism, they may thus give rise to ecotoxicological effects when released to the environment and accumulated in biota.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Sedan årtionden tillbaks finns en stor mängd klorerade organiska miljögifter spridda i vår miljö (t ex DDT, PCBer och dioxiner). Djur får i sig miljögifterna främst med födan och eftersom dessa ämnen som regel är svårnedbrytbara och inte kan omsättas i kroppen i någon större omfattning leder detta till att de istället lagras upp i djuren, framför allt i fettvävnaden. Ett djur som lever länge kan lagra stora mängder miljögifter i sina fettdepåer. Upplagringringen av miljögifterna innebär också att rovdjur får i sig mer gifter eftersom deras födodjur redan lagrat gifter från sin föda. Gifterna kan på så sätt transporteras i näringskedjan. Ett djur som inte använder sitt depåfett kan klara sig utan synbara men trots höga halter miljögifter. Dock vet man väldigt lite om subtila effekter. Däremot vet man att under perioder när lagrat fett används, t ex vid svält eller amning, kan de fettbundna miljögifterna frigöras och transporteras till mer känsliga ställen av kroppen eller till foster och diande ungar och orsaka skador.



Av de organiska klorföreningar som lagras i djurs fettvävnad är endast en liten del kända miljögifter. Sedan 80-talet vet man att mindre än 5% av organiska klorföreningar i fisk går att härleda till kända miljögifter. Det har nyligen visats att av de resterande okända klorerade föreningarna utgörs det mesta av klorerade fettsyror.



Det fett vi får i oss med maten bryts ned till fettsyror och transporteras till de olika cellerna i kroppen. Inne i cellerna byggs sedan olika slags fetter upp på nytt. Om vi får i oss klorerat fett kommer en del av fettsyrorna att vara klorerade. När nya fettmolekyler sedan byggs upp så kommer också de att vara klorerade. Sedan några år tillbaks vet vi att just den sortens fetter som lagras som depåfett innehåller klorerade fettsyror. Man vet inte varifrån de klorerade fettsyrorna härstammar, men en teori som lagts fram pekar på möjligheten att klorerade fettsyror kan bildas från klorerade miljögifter eller från avloppsvatten från industri och hushåll som kan innehåller höga halter klor. Man har också hittat klorerade fettsyror i avloppsvatten från pappersmassa industrier som använder klorblekning.



Alla cellmembran i kroppen består till stor del av en viss sorts fetter som kallas fosfolipider som i sin tur till stor del består av fettsyror. Cellernas membran har många viktiga uppgifter, bl a att avskilja cellens insida från omgivningen, upprätthålla skillnader i koncentrationen av olika molekyler, och att transportera dessa molekyler genom membranen när det behövs. I avhandlingen finns några artiklar som visar att både fisk och tumlare har klorerade fettsyror i sina fosfolipider, till och med oftast i mycket högre halter än i depåfett. Konsekvenserna av detta vet vi bara lite om, hittills har vi sett att cellmembran med klorerade fettsyror i sig kan läcka viktiga cellkomponenter.



Några av de andra artiklarna handlar om frågor kring klorerade fettsyrors egenskaper. Vi vet att klorerade fettsyror inte känns igen av kroppen som kroppsfrämmande, och därför gör kroppen heller inga försök att göra sig av med dem. Däremot kan de inte brytas ned som vanliga fettsyror i maten bryts ned, utan verkar vara svårnedbrytbara på ett sätt som liknar andra miljögifter. Dessutom kan de transporteras i näringskedjan och därför eventuellt ge högre halter i rovdjur. Den kanske viktigaste frågan för framtiden är hur klorerade fettsyror påverkar oss och andra djur. Eftersom oklorerade fettsyror ingår i många funktioner och kontrollmekanismer i kroppen, bl a är de viktiga i produktionen av våra könshormoner, så kan man lätt föreställa sig att klorerade fettsyror kan ge upphov till störningar, kanske i form av nedsatt förmåga att fortplanta sig.

• author: Björn, Helena
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Dr Hodson, Peter
• organization: Department of Biology
• publishing date: 1999
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology
• keywords: porpoise, fish, metabolism, food chain, respiration, membrane, phospholipid, chlorohydrins, lipid, Ecology, Ekologi
• pages: 79 pages
• defense location: Blue Hall, Ecology Building, Lund University
• defense date: 1999-10-10 10:00:00
• external identifiers: other:SE-LUNBDS/NBKE-99/1017+79pp
• ISBN: 91-7105-117-1
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Chemical Ecology/Ecotoxicology (Closed 2011) (011006020)
• id: 99cd2221-4020-4aa3-84b7-6d63fc19ef24 (old id 39887)
• date added to LUP: 2016-04-04 14:11:23
• date last changed: 2018-11-21 21:18:49