《Chemosphere》：Caged native fish reveal genotoxic effects of metal contamination in an urban lake
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本研究以巴西城市人工湖Lago do Amor为对象，采用剑尾鱼（Astyanax lacustris）作为生物监测模型，通过ICP-OES检测沉积物及肌肉中Fe（838.7±24.4 mg/kg）、Mn（7.1±0.04 mg/kg）及As（2.21±0.14 mg/kg）含量，结合彗星试验和光学密度分析发现，6天和12天暴露后DNA损伤分别增加66%和55%，核异常显著，表明亚阈值金属浓度即可引发遗传毒性。该研究为城市水系污染监测提供了新方法。
卡拉·莱蒂西亚·盖迪尔·里维罗-温特（Carla Letícia Gediel Rivero-Wendt）|安娜·路易莎·米兰达-维莱拉（Ana Luisa Miranda-Vilela）|卢安娜·加西亚·费尔南德斯（Luana Garcia Fernandes）|伊莱恩·席尔瓦·德·帕杜阿·梅洛（Elaine Silva de Pádua Melo）|瓦尔特·阿拉贡·纳西门托（Valter Arag?o Nascimento）|斯特凡妮·阿尔维斯·瓦斯克斯·洛雷罗（Stefanni Alves Vasques Loureiro）|拉娜·菲奥拉万特·佩雷拉（Lana Fioravante Pereira）|纳塔莉亚·马塞多·席尔瓦（Nathalia Macedo Silva）|卡洛斯·欧里科·费尔南德斯（Carlos Eurico Fernandes）
马托格罗索杜苏尔联邦大学生物科学研究所实验病理学实验室，地址：Costa e Silva大道，大学区，大学城，邮编79002-970，坎波格兰德，马托格罗索杜苏尔州，巴西
摘要
利用笼养鱼类进行主动生物监测是评估城市水生生态系统环境污染的一种实用方法。在本研究中，选用了Astyanax lacustris来评估巴西一个人工城市水库（Lago do Amor）中微量金属暴露的遗传毒性和细胞毒性效应。鱼类在水中暴露3天、6天和12天后，通过电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES）分析了沉积物和肌肉中的金属（类金属）浓度。沉积物中的铁含量高达838.7 ± 24.4 mg/kg，锰含量为7.1 ± 0.04 mg/kg；而鱼肌肉中的砷含量在暴露期间累积至2.21 ± 0.14 mg/kg。彗星试验显示，与对照组相比，暴露6天后DNA损伤增加了66%，12天后增加了55%；积分光密度（IOD）分析表明存在与遗传毒性压力一致的核变化。这些发现表明，即使是在低于阈值的金属浓度下，也可能在鱼类体内引发可测量的遗传毒性效应。重要的是，这是巴西首个将细胞生物标志物与ICP-OES化学分析相结合的研究，证明了A. lacustris作为本地生物指示物的敏感性。这些数据支持主动生物监测能够提供生态风险早期预警的观点，该方法可作为支持城市淡水系统环境管理的经济有效工具。
引言
城市淡水生态系统正面临日益增加的人为压力，包括未经处理的家庭废水、工业排放物和雨水径流（Vareda等人，2019年；Barreto等人，2020年；Del Rossi等人，2023年；Smith等人，2023年）。在这些污染物中，微量金属和类金属尤其令人担忧，因为它们具有持久性、不可降解性，并可能在水生食物网中积累。一旦被水生生物吸收，这些元素会生成活性氧（ROS），破坏酶和抗氧化防御机制，并与DNA和蛋白质相互作用，导致氧化应激、遗传毒性和生理功能受损（Ali等人，2019年；Gnocchi等人，2024年；Souza等人，2025年）。除了生态风险外，长期接触砷、镉和铅等金属还与严重的人类健康问题有关，包括致癌、心血管疾病和神经损伤（Adegbola等人，2021年）。
在巴西，这种挑战在城市湖泊中尤为明显，这些湖泊经常接收来自人口密集地区的未经处理的废水和雨水。“Lago do Amor”（爱之湖）就位于马托格罗索杜苏尔联邦大学校园内。尽管该湖属于生物保护区，但它仍受到Bandeira溪和Caba?a溪的影响，这两条溪流都受到污水排放、淤积和城市扩张的污染。该湖泊拥有丰富的生物多样性，包括受威胁的脊椎动物物种，但却遭受着渐进的环境退化。迄今为止，尚未有系统研究评估该生态系统中微量金属的生物累积及其生物效应，使其成为巴西城市水污染的一个典型且研究不足的案例。
本地鱼类是主动生物监测的宝贵工具，因为它们能够整合环境暴露情况并提供具有生物学意义的响应（Santana等人，2018年）。本研究选择Astyanax lacustris作为哨兵物种，因为它在新的热带城市淡水系统中具有生态代表性，且对金属、农药和药物等污染物敏感。先前的研究一致表明Astyanax物种适用于评估受污染淡水系统中的遗传毒性、细胞毒性和生化效应（Silva等人，2020年；Mercon等人，2022年；Storck等人，2025年）。
本研究通过整合化学和生物学方法来评估Lago do Amor的污染情况，旨在：（i）使用ICP-OES测定沉积物和鱼肌肉中的微量金属（类金属）浓度；（ii）通过彗星试验评估遗传毒性效应；（iii）通过积分光密度评估核变化。通过将金属分布模式与细胞水平的生物标志物联系起来，这项工作提供了首个对热带城市湖泊遗传毒性风险的综合评估，对淡水生物监测和环境管理具有启示意义。
研究区域描述
"Lago do Amor"（爱之湖）位于马托格罗索杜苏尔联邦大学（UFMS）的生态环境区内，是其生物保护区（RBI/UFMS；南纬20°30′12.07″，西经54°37′0.15″）的重要组成部分。该湖泊呈梯形，面积约为19.5平方公里（图1）。它由Bandeira溪和Caba?a溪汇合而成，这两条溪流都是Anhandui河的支流（SEMADUR，2020年）。Caba?a溪被归类为
沉积物和鱼组织样本中的微量元素
城市水生生态系统沉积物中存在铝（Al）、铬（Cr）、铜（Cu）、铁（Fe）、锰（Mn）和锌（Zn）等微量金属，可能对水生生物构成显著的生态毒性风险。虽然某些金属在微量水平上是必需的，但过量存在时会破坏细胞稳态，导致氧化应激、神经毒性和离子调节障碍（表2）（Wu等人，2025年）。金属毒性的严重程度受
结论
总之，即使在低于监管限值的浓度下，鱼肌肉组织中多种金属的存在也与显著的遗传毒性和细胞毒性反应相关。这些发现表明，使用Astyanax lacustris进行主动生物监测可以检测到城市污染的早期生物效应。这种方法可作为实用的监测工具，帮助政策制定者管理城市淡水系统。未来的研究应在其他水库中复制这一方案。
CRediT作者贡献声明
卡拉·莱蒂西亚·盖迪尔·里维罗-温特（Carla Letícia Gediel Rivero-Wendt）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，调查，正式分析，概念化。安娜·路易莎·米兰达-维莱拉（Ana Luisa Miranda-Vilela）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，正式分析。卢安娜·加西亚·费尔南德斯（Luana Garcia Fernandes）：方法学，调查，正式分析。伊莱恩·席尔瓦·德·帕杜阿·梅洛（Elaine Silva de Pádua Melo）：撰写 – 审稿与编辑，方法学，调查，正式分析。瓦尔特·阿拉贡·纳西门托（Valter Arag?o Nascimento）：撰写 – 审稿与编辑，方法学，
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：卡洛斯·欧里科·费尔南德斯（Carlos Eurico Fernandes）报告称设备、药品或供应品由马托格罗索杜苏尔联邦大学提供。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
第一作者感谢马托格罗索杜苏尔州教育、科学和技术发展基金会（Fundect）提供的支持和资金。
