Perfluoroalkyl substances are positively correlated with triiodothyronine concentrations, but not metabolic rate in breeding arctic terns (Sterna paradisaea)

Abstract

Perfluorerte alkylstoffer (PFAS) er allestedsnærværende miljøgifter, hvorav mange er svært persistente. Forskning tyder på at denne kjemikaliegruppen har tyroidhormonforstyrrende egenskaper og mulige effekter på metabolismen i eksponerte dyr, selv om sistnevnte er dårlig dokumentert. Formålet med dette studiet var å undersøke konsentrasjoner og sammensetning av sirkulerende PFASer i rugende rødnebbterner (Sterna paradisaea), og hvordan PFASene korrelerte med totalt nivå av tyroksin (TT4) og trijodtyronin (TT3) og hvilemetabolisme (RMR). Rødnebbterner (n=20) ble fanget og målt i Kongsfjorden, Svalbard, i perioden juni/juli 2019. RMR ble målt i et åpent respirometer og PFASer ble kvantifisert i helblod med væskekromatografi-massespektrometri (LC-MS), mens TT4 og TT3 ble kvantifisert i blodplasma med radioimmunoassay (RIA). De topp tre dominerende PFASene i rødnebbternene var, i synkende rekkefølge, linear perfluoroktan sulfonat (linPFOS), perfluorundekanoat (PFUnDA) og perfluortridekanoat (PFTrDA), hvilket er konsekvent med PFAS komposisjonen i andre arktiske sjøfugler i Kongsfjorden. Dette mønsteret indikerer at det kan være lokale kilder i Kongsfjorden, selv om langtransporterte (LRT) PFASer sannsynligvis er den største eksponeringskilden. Hanner hadde signifikante høyere konsentrasjoner av den fleste PFASer sammenlignet med hunner. ∑PFAS, ∑perfluorerte karboksylsyrer (PFCA), ∑perfluorerte sulfonsyrer (PFSA), ∑PFOS og sju spesifikke PFASer (forgreinet PFOS, linPFOS og fem PFCAer) var signifikant positivt korrelert med TT3 i begge kjønn kombinert, mens perfluordodekanoat (PFDoDA) og PFTrDA var signifikant negativt korrelert med ratioen av TT4/TT3. I hunner var ∑PFAS, ∑PFSA, ∑PFOS og fire spesifikke PFASer (linPFOS og tre PFCAer) signifikant positivt korrelert med TT3. Ingen PFASer var korrelert med TT3 i hanner, og hverken TT4 eller RMR korrelerte med noen PFASer i noen kjønn. Videre forskning er anbefalt for å kartlegge mekanismene bak den positive korrelasjonen mellom spesifikke PFASer og tyroidhormoner, og derfor mulige tyroidhormonforstyrrende effekter av PFASer og de mulige økologiske konsekvensene av dette.

Perfluoroalkyl substances (PFAS) are ubiquitous environmental pollutants, many of which are highly persistent, and mounting evidence suggests this group of chemicals has thyroid hormone (TH) disruptive properties and possible effects on the metabolic rate of exposed animals, though the latter is poorly documented. This study aimed to investigate the concentrations and patterns of circulating PFASs in incubating arctic terns (Sterna paradisaea), and how the PFASs correlated with total thyroxine (TT4) and triiodothyronine (TT3) concentrations and resting metabolic rate (RMR). Arctic terns (n=20) were trapped and sampled in Kongsfjorden, Svalbard, during June/July 2019. RMR was measured in an open circuit respirometry chamber and PFASs were quantified in whole blood by liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS), whereas TT4 and TT3 were quantified in plasma by radioimmunoassay (RIA). The top three dominating PFASs in the arctic terns were, in decreasing order, linear perfluorooctane sulfonate (linPFOS), perfluoroundecanoate (PFUnDA), and perfluorotridecanoate (PFTrDA) which is consistent with PFAS compositions reported in other arctic seabird species in Kongsfjorden. This pattern indicates there could be some local sources in Kongsfjorden, although long-range transported (LRT) PFAS is likely the main exposure source. Males had significantly higher concentrations of most PFASs, compared to females. ∑PFAS, ∑perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCA), ∑perfluoroalkyl sulfonic acids (PFSA), ∑PFOS, and seven specific PFASs (branched PFOS, linPFOS, and five PFCAs) were significantly positively correlated with TT3 in both sexes combined, whereas perfluorododecanoate (PFDoDA) and PFTrDA were significantly negatively correlated with the TT4/TT3 ratio. In females, ∑PFAS, ∑PFSA, ∑PFOS, and four specific PFASs (linPFOS and three PFCAs) were significantly positively correlated with TT3. No PFASs were correlated with TT3 in males and neither TT4 nor RMR was significantly correlated with any PFASs in neither sex. Further research is recommended to unravel the driving mechanisms behind the positive correlations between specific PFASs and THs, and thus the possible TH disruptive effects of PFAS and their potential ecological consequences.