长期摄入BDE-47会导致普通鲤鱼（Cyprinus carpio）大脑产生炎症反应，并进一步通过5-羟色胺（5-HT）途径引发神经毒性

《Science of The Total Environment》：Chronic dietary exposure to BDE-47 can induce inflammatory responses in the brain of common carp ( Cyprinus carpio) and further trigger neurotoxicity through the 5-HT pathway

BDE-47长期饮食暴露导致草鱼神经炎症和5-HT通路损伤，代谢组学与转录组学揭示其通过调控htr1d、tph1等基因表达影响血清素水平及脑组织病理。

　　本文探讨了多氯联苯醚（PBDEs）中一种常见同系物——BDE-47，通过长期饮食暴露对鱼类神经系统的影响及其潜在的神经毒理机制。研究选择了常见鲤鱼作为实验对象，通过病理学观察、转录组学与代谢组学的整合分析、实时定量PCR（qPCR）以及分子对接等技术手段，深入分析了BDE-47对鲤鱼炎症反应和神经毒性的具体影响。这项研究不仅有助于理解BDE-47对水生动物的毒性作用，也为BDE-47暴露的生态监测提供了理论基础。

PBDEs是一类广泛存在的持久性有机污染物，对人类和动物具有多种负面效应。尽管BDE-47在PBDEs中被频繁检测到，但关于其通过饮食途径对动物引发神经毒性的研究仍较为有限。因此，本文通过实验，评估了42天连续饮食暴露于BDE-47（40和4000 ng/g）对鲤鱼大脑组织的炎症反应及潜在神经毒理机制的影响。研究发现，BDE-47主要影响神经系统，具体表现为上调促炎细胞因子（如白细胞介素-1β、白细胞介素-8和肿瘤坏死因子α）的表达，同时下调抗炎细胞因子白细胞介素-10的表达，伴随着显著的大脑组织损伤。此外，BDE-47还显著降低了神经递质5-羟色胺（5-HT）和乙酰胆碱酯酶（AchE）的水平。进一步研究指出，饮食暴露于BDE-47会显著降低鲤鱼体内与5-HT通路相关的因子表达，包括5-羟色胺受体1D（htr1d）、色胺酸羟化酶1（tph1）、cAMP反应元件结合蛋白（creb）以及蛋白激酶A催化亚基α（pkaca）。这些发现表明，BDE-47通过干扰5-HT通路相关基因的表达，引发炎症反应并导致神经毒性，进而引发神经元收缩和胶质细胞增殖。该研究不仅提供了关于BDE-47在人类中神经毒性的关键观察，还可能为保护人类和生态环境健康提供策略支持。

PBDEs是一类合成化学物质，具有209种同系物，现已被广泛用作多种消费品的阻燃剂，如纺织品、电子产品、家居用品和婴儿用品。由于其优异的阻燃性能、良好的稳定性和经济性，PBDEs在工业和日常生活中得到了广泛应用。然而，PBDEs具有极高的化学稳定性，难以自然降解，这一特性使其在环境和生物体内容易积累，从而造成严重的环境污染，并干扰生态系统的正常运行。特别是，BDE-47由于其强环境持久性、高生物累积潜力以及通过食物链的生物放大效应，对生态环境和人类健康构成了持续的威胁。近年来，PBDEs已被检测到存在于人类血液和母乳中，例如，Coakley等人在人类血清中检测到BDE-209、BDE-47和BDE-99的浓度分别达到3.57 ng/g、2.15 ng/g和1.02 ng/g。这些结果进一步表明，PBDEs在人类体内可能积累，并对健康产生深远影响。

BDE-47作为PBDEs中的一种常见同系物，其毒性效应已引起研究人员的广泛关注。尽管PBDEs已被列入受限使用清单（Stockholm），但BDE-47仍因具有强环境持久性、高生物累积潜力以及通过食物链的生物放大效应，而存在较高的暴露风险。此外，BDE-47的毒性效应不仅限于环境，还可能对人类的生殖和甲状腺功能产生影响。例如，Tseng等人发现，BDE-47暴露可显著降低小鼠后代的血清三碘甲状腺原氨酸（T3）浓度，并伴随甲状腺结构的改变。其他研究表明，BDE-47暴露可降低精子活力和繁殖能力，从而导致生殖障碍。近年来的研究还发现，BDE-47可诱导鸡的脾脏、西伯利亚鲟的胚胎和小鼠的胰腺等器官发生细胞凋亡和炎症反应。Wang等人通过脂质组学和代谢组学研究进一步表明，BDE-47可诱导脂肪酸的积累，并增加活性氧（ROS）的水平，从而促进肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的释放，最终导致肥胖的发生。Ji等人和Tian等人发现，BDE-47可损害小鼠神经元的膜流动性，进而导致多巴胺代谢产物高香草酸（HVA）水平的下降。BDE-47能够穿透血脑屏障，进入大脑组织，并通过引发ROS爆发和炎症反应，直接损害神经元结构（如膜、蛋白质等），导致细胞凋亡，同时通过炎症间接破坏突触和神经递质系统，从而引发异常的神经信号传递。鉴于神经系统在调节感觉和运动功能中的关键作用，BDE-47的干扰可能带来严重的生理后果。此外，BDE-47近年来也引起了越来越多的关注，研究表明其暴露可能影响斑马鱼的轴突运输，导致神经元发育受损、神经系统功能下降，并降低记忆的获取和保持能力。

为了更全面地评估BDE-47对鱼类神经系统的影响，本文选择了常见鲤鱼作为实验对象。鲤鱼是一种底栖杂食性鱼类，其在水生食物链中的位置使其更容易受到BDE-47等污染物的影响。同时，鲤鱼也被用作水生环境监测的指示生物。因此，选择鲤鱼作为实验对象具有重要的科学意义和现实价值。研究采用H&E染色技术对鲤鱼大脑组织进行病理学观察，结合转录组学与代谢组学分析，进一步通过qPCR和分子对接技术探究BDE-47对鲤鱼炎症反应和神经毒性的具体影响。这些方法能够从多个层面揭示BDE-47对鲤鱼神经系统的作用机制，为后续研究提供可靠的实验依据。

实验过程中，幼年鲤鱼是从成都福家农场（四川，中国）购买，并在实验室中饲养14天以适应环境。每天在10:30和21:00更换一半的水，并在14:00提供商业饲料（四川荣川饲料有限公司生产）。实验环境中的温度（21.0±1.1°C）和溶氧水平均保持恒定，以确保实验的可重复性和数据的准确性。所有实验均按照四川农业大学动物实验伦理委员会批准的动物护理和使用指南进行，确保实验的科学性和动物福利。通过这种严格的实验设计，研究人员能够更准确地评估BDE-47对鲤鱼神经系统的影响，为理解其毒理机制提供支持。

实验结果显示，BDE-47对鲤鱼大脑组织产生了显著的病理变化。通过H&E染色观察发现，鲤鱼在低剂量组（L组）的大脑组织中出现了神经元浓缩、核与细胞质边界模糊以及胶质细胞略有增加的现象。而在高剂量组（H组）中，鲤鱼的大脑组织则表现出更严重的神经元浓缩、核与细胞质边界不清晰、染色加深以及胶质细胞显著增加的情况，但未观察到明显的坏死现象。这些病理变化进一步表明，BDE-47对鲤鱼的大脑组织具有明显的损害作用，可能影响其神经功能和行为表现。此外，实验还发现，BDE-47的暴露显著降低了鲤鱼体内与5-HT通路相关的因子表达，包括5-羟色胺受体1D（htr1d）、色胺酸羟化酶1（tph1）、cAMP反应元件结合蛋白（creb）以及蛋白激酶A催化亚基α（pkaca）。这些结果进一步支持了BDE-47通过干扰5-HT通路相关基因的表达，引发炎症反应并导致神经毒性的假设。

BDE-47的暴露还显著降低了鲤鱼体内神经递质5-HT和AchE的水平。5-HT是神经系统中重要的神经递质，参与调节情绪、认知、睡眠等多种生理功能。而AchE则是一种关键的酶，负责分解神经递质乙酰胆碱，从而维持神经信号的正常传递。BDE-47对这两种物质的影响可能直接导致鲤鱼神经系统的功能紊乱，进而影响其行为和生理状态。此外，研究还发现，BDE-47的暴露显著上调了促炎细胞因子的表达，如白细胞介素-1β、白细胞介素-8和肿瘤坏死因子α，同时下调了抗炎细胞因子白细胞介素-10的表达。这种促炎与抗炎因子表达的失衡可能引发炎症反应，进而导致神经组织的损伤。这些结果表明，BDE-47的暴露不仅影响鲤鱼的神经系统，还可能通过引发炎症反应，导致更广泛的健康问题。

综合分析表明，BDE-47的暴露可能通过多种途径对鲤鱼神经系统产生影响。首先，BDE-47可能通过干扰5-HT通路相关基因的表达，导致神经递质水平的下降，进而影响神经信号的正常传递。其次，BDE-47可能通过上调促炎因子的表达，导致炎症反应的加剧，从而进一步损害神经组织。此外，BDE-47还可能通过降低AchE活性，影响神经递质的代谢和分解，进而导致神经系统的功能紊乱。这些机制的综合作用可能最终导致鲤鱼神经系统的病理变化和功能障碍。因此，BDE-47的暴露不仅对鲤鱼的神经系统具有显著影响，还可能通过多种途径对整体健康产生不利影响。

进一步的研究表明，BDE-47的暴露可能通过多种生物学机制对鱼类神经系统产生影响。例如，BDE-47可能通过干扰神经元的膜流动性，导致神经元功能的受损。此外，BDE-47可能通过影响神经递质的代谢和合成，导致神经信号传递的异常。同时，BDE-47还可能通过引发炎症反应，导致神经组织的损伤和功能障碍。这些机制的综合作用可能最终导致鲤鱼神经系统功能的紊乱和病理变化。因此，BDE-47的暴露不仅对鲤鱼的神经系统具有显著影响，还可能通过多种生物学途径对整体健康产生不利影响。

综上所述，本文通过系统的实验研究，揭示了BDE-47对鲤鱼神经系统的影响及其潜在的神经毒理机制。研究发现，BDE-47的暴露不仅导致鲤鱼大脑组织的病理变化，还通过干扰5-HT通路相关基因的表达，引发炎症反应并导致神经毒性的发生。这些发现为理解BDE-47对水生动物的毒性作用提供了重要的科学依据，并为后续研究提供了新的思路和方向。此外，本文的研究结果还可能对人类健康产生启示，特别是在理解BDE-47的神经毒性方面。因此，进一步研究BDE-47的暴露机制和影响范围，对于制定有效的环境保护和健康防护策略具有重要意义。