温度依赖性氯丙嗪多巴胺能干扰在萼花臂尾轮虫中的作用：来自受体基因表达与种群响应的证据

《Aquatic Toxicology》：Temperature-dependent dopaminergic disruption by chlorpromazine in the rotifer Brachionus calyciflorus: Evidence from receptor gene expression and population response

本研究针对温度变化加剧神经活性药物生态风险的难题，以淡水模式生物萼花臂尾轮虫为对象，揭示了氯丙嗪通过拮抗多巴胺受体BcDopR1破坏温度适应机制的分子生态毒理机制。研究发现BcDopR1具有典型GPCR特征，CPZ可剂量依赖抑制DA诱导的cAMP应答；在18-32℃温度梯度下，CPZ暴露导致轮虫形态特征萎缩、种群动态改变，证实温度应激会放大药物神经毒性。该研究为气候变化背景下神经活性污染物风险评估提供了新型分子标志物。

随着全球心理健康问题日益严重，精神类药物使用量持续攀升，这些药物及其活性成分通过废水处理系统进入水环境，成为新兴环境污染物。其中，氯丙嗪（Chlorpromazine, CPZ）作为已使用七十余年的典型抗精神病药，在水体中检测浓度可达364 ng/L。更值得关注的是，气候变化导致的热浪等极端天气事件不仅增加精神疾病发病率，进一步推高药物使用量，还通过升高水温改变污染物的生物可利用性和毒性效应，形成双重压力。然而，神经活性物质如CPZ对非靶标水生无脊椎动物在温度骤变下的影响机制尚不明确。

针对这一科学问题，安徽师范大学生态与环境学院的研究团队在《Aquatic Toxicology》上发表论文，以淡水模式生物萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）为研究对象，探讨了CPZ在不同温度条件下的多巴胺能神经毒性作用。研究首次鉴定并功能验证了轮虫的多巴胺受体基因BcDopR1，系统评估了CPZ暴露下轮虫从分子到种群水平的响应规律。

研究采用基因克隆、异源表达（HEK293T细胞）、cAMP检测、温度梯度暴露实验（18、25、32℃）和形态测量等技术方法。轮虫样本源自中国长江下游芜湖地区（31°15′N; 118°17′E）的野生株系，通过单个体克隆培养获得遗传一致实验群体。

分子特性与系统进化分析

研究人员成功克隆得到BcDopR1基因，其开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）长1371 bp，编码456个氨基酸，预测蛋白分子量约46.1 kDa，等电点（pI）为9.68。SMART分析显示该蛋白具有七个跨膜结构域，符合G蛋白偶联受体（GPCR）典型特征。三维结构预测进一步证实其GPCR家族成员特性。系统进化分析将BcDopR1归类于D1样多巴胺受体亚型，与节肢动物DRs聚为一支。

BcDopR1功能验证

通过HEK293T细胞异源表达体系，研究发现多巴胺（Dopamine, DA）可显著升高转染BcDopR1细胞的细胞内cAMP水平，而CPZ则以剂量依赖方式抑制DA诱导的cAMP应答。这一结果首次证实BcDopR1是功能性的D1样多巴胺受体，CPZ为其有效拮抗剂。

温度与CPZ对BcDopR1表达的影响

在三种温度条件下，对照组轮虫BcDopR1表达量在25℃时最高。CPZ暴露显著抑制BcDopR1表达，且抑制程度呈现浓度和温度依赖性。随着温度从18℃升至32℃，CPZ的抑制效应更为明显，表明升温加剧了CPZ的神经毒性。

形态性状响应

温度升高导致轮虫多个形态指标显著减小（p < 0.05），包括甲壳长度、后侧棘长度、体型和卵大小。在CPZ暴露下，18和25℃组轮虫的甲壳长度和体型随CPZ浓度增加呈增大趋势，而卵大小和最大种群密度则先升后降。32℃高温下这些形态响应被抑制，提示高温可能已达轮虫生理耐受极限。

种群动态变化

在种群水平，最大种群密度随温度升高先增后减，而种群增长率显著上升（p < 0.05）。CPZ暴露进一步改变了这种温度依赖的种群动态模式，中低浓度CPZ在适温条件下（25℃）可刺激种群增长，但高浓度CPZ（250 μg/L）在所有温度下均产生抑制作用。

研究结论表明，温度应激可放大CPZ对轮虫多巴胺能系统的干扰作用，BcDopR1作为关键分子靶点参与轮虫的温度适应调节。CPZ通过拮抗BcDopR1受体，破坏DA-cAMP信号通路，进而影响个体形态发育和种群动态。该研究不仅揭示了神经活性污染物在水生生态系统中的温度依赖性风险，还为评估气候变化下药物生态毒性提供了新型分子生物标志物（BcDopR1），深化了对浮游动物应对多重环境胁迫机制的理解。