苯酚的作用机制解析：斑马鱼（Danio rerio）胚胎视网膜和甲状腺滤泡的形态变化

《Aquatic Toxicology》：Unravelling effects of resorcinol: Morphological alterations in the retina and thyroid follicles of zebrafish (Danio rerio) embryos

本研究利用转基因斑马鱼Tg(tg:MA-mCherry)，通过荧光显微镜和病理学分析，评估了双酚A（Resorcinol）对胚胎甲状腺滤泡形态、视网膜发育及行为的影响。结果显示，1-30 mg/L Resorcinol导致甲状腺滤泡增殖，100 mg/L则抑制滤泡活性，并伴随视网膜色素上皮层变薄、内节状层形态异常及视神经直径减少。行为学测试发现3 mg/L组胚胎活动度显著增加。该研究证实Resorcinol干扰甲状腺激素系统，并强调需在OECD测试指南中加入视网膜和行为的终点指标以检测此类干扰剂。

　　本研究探讨了环境污染物——对二甲苯酚（Resorcinol）对斑马鱼胚胎甲状腺激素系统（THS）及其相关发育和行为的影响。通过对甲状腺滤泡形态、视网膜结构和运动行为的分析，研究揭示了对二甲苯酚作为内分泌干扰物的潜在风险，并强调了在现有OECD测试指南中引入视网膜和神经行为评估的重要性。这项研究不仅有助于更深入地理解对二甲苯酚对水生生物的生态影响，也为评估其对更广泛生物系统的潜在危害提供了科学依据。

### 甲状腺激素系统的重要性

甲状腺激素系统是维持脊椎动物形态发育和生理稳态的关键内分泌调控网络。它通过一系列复杂的反馈机制，调节包括代谢、生长、生殖在内的多种生理过程。在脊椎动物进化过程中，该系统高度保守，且在发育早期就表现出显著的功能，这使得它成为评估内分泌干扰物影响的重要靶点。然而，由于内分泌干扰物（EDCs）的广泛存在和潜在危害，其对甲状腺激素系统的影响尚未得到充分研究，尤其是在水生生物中。

对二甲苯酚是一种广泛用于工业和化妆品中的化合物，具有环境相关性。尽管它已被识别为可能干扰甲状腺激素系统的物质，但目前关于其对水生生物特别是鱼类的影响数据仍然有限。最近的研究和不良结果路径（AOPs）甚至指出，甲状腺激素系统的干扰可能与鱼类视网膜层的改变有关。因此，本研究选择斑马鱼胚胎作为模型，评估对二甲苯酚对其甲状腺激素系统、视网膜发育和行为的影响。

### 斑马鱼作为研究模型的优势

斑马鱼（Danio rerio）因其小型化、高繁殖率、快速发育和遗传可操作性，已成为内分泌干扰物研究的重要模型。在斑马鱼中，甲状腺滤泡并非集中为单一腺体，而是沿咽部中线分散分布，这为研究其形态变化提供了便利。通过使用转基因斑马鱼模型——Tg(tg:MA-mCherry)，研究人员能够在活体中可视化甲状腺滤泡的形态变化，从而更准确地评估内分泌干扰物的影响。

此外，斑马鱼依赖视觉线索进行生存，其视网膜发育在受精后12小时内开始，并在4-5天后达到完全功能。这一发育过程高度依赖于甲状腺激素的调控，因此视网膜形态和功能成为评估内分泌干扰物影响的重要指标。本研究结合了多种检测手段，包括活体荧光显微镜观察甲状腺滤泡形态、组织病理学分析视网膜层以及使用光暗转换测试（LDTT）评估行为变化，以全面了解对二甲苯酚的潜在影响。

### 对二甲苯酚对甲状腺滤泡的影响

研究结果显示，对二甲苯酚在1 mg/L、10 mg/L和30 mg/L浓度下导致斑马鱼胚胎甲状腺滤泡的增殖，这种增殖可能反映了对甲状腺激素合成受阻的补偿性反应。在这些浓度下，荧光信号面积和强度均显著增加，表明甲状腺滤泡可能在尝试通过增加数量来维持激素水平。然而，在100 mg/L浓度下，荧光信号恢复至基线水平，这可能意味着在高剂量下，甲状腺滤泡的功能受到了抑制，补偿机制失效。

这一发现与先前研究一致，表明甲状腺激素合成受阻后，甲状腺滤泡可能通过增殖来应对。然而，当暴露浓度超过一定阈值时，这种补偿机制可能无法维持，导致激素水平的进一步下降。这不仅影响了甲状腺激素的合成，还可能通过反馈机制影响下丘脑-垂体-甲状腺（HPT）轴的其他部分，从而对整个内分泌系统造成干扰。

### 对二甲苯酚对视网膜结构的影响

在视网膜组织病理学分析中，研究发现对二甲苯酚在100 mg/L浓度下显著影响了视网膜各层的厚度，包括视网膜色素上皮（RPE）、感光细胞层（PRL）和内丛状层（IPL）。这些变化可能与甲状腺激素合成的抑制有关，因为甲状腺激素在视网膜发育中发挥着关键作用，影响感光细胞的分化、存活以及特定视蛋白基因的表达。

具体而言，RPE的厚度减少可能与感光细胞层的营养供应不足有关，而IPL的变薄和结构异常则可能影响神经元之间的连接，从而干扰视觉信号的传递。这些变化不仅影响了视网膜的结构完整性，还可能导致视觉功能的下降。值得注意的是，尽管对二甲苯酚在较低浓度下未引起显著的视网膜变化，但其对视神经直径的影响在10 mg/L时已显现，这表明即使在相对较低的浓度下，对二甲苯酚也可能对视觉系统造成影响。

### 对二甲苯酚对行为的影响

行为测试显示，暴露于3 mg/L对二甲苯酚的斑马鱼胚胎在第一次光相暴露时表现出显著增加的游动活动。这一变化可能与神经行为的轻微紊乱或游动膀胱的充气异常有关。尽管在更高浓度下未观察到行为变化，但这种游动行为的改变表明，即使在非致死浓度下，对二甲苯酚也可能对胚胎的神经发育造成影响。

甲状腺激素在大脑发育中起着关键作用，影响神经元的增殖、分化和神经网络的成熟。当甲状腺激素水平下降时，可能导致神经递质系统的紊乱和神经连接的改变，从而引发行为变化。本研究中观察到的游动行为改变，可能反映了甲状腺激素干扰对神经系统的潜在影响，进一步支持了对二甲苯酚作为内分泌干扰物的分类。

### 研究意义与未来方向

本研究不仅揭示了对二甲苯酚对甲状腺激素系统和视觉系统的影响，还强调了在现有OECD测试指南中引入视网膜和行为评估的重要性。由于内分泌干扰物的影响可能在较低浓度下显现，而现有测试方法往往难以捕捉这些早期效应，因此，通过结合多种检测手段，可以更全面地评估其生态风险。

此外，本研究结果与哺乳动物中的观察一致，表明斑马鱼胚胎可以作为替代模型，用于评估内分泌干扰物对更广泛生物系统的影响。然而，由于当前研究使用的浓度高于环境中的实际暴露水平，未来的研究应进一步探索对二甲苯酚在低浓度下的影响，以更准确地评估其生态风险。

### 对二甲苯酚的生态与健康风险

对二甲苯酚的广泛使用和环境持久性使其成为日益严重的生态毒理学问题。全球范围内，对二甲苯酚市场预计在2022年达到约70,000吨，并预计在2032年前以每年约3.9%的速度增长。它被广泛用于合成橡胶、紫外线稳定剂和化妆品中。尽管对二甲苯酚具有一定的生物降解性，但其在地表水中的浓度范围从8至350 ng/L不等，而在市政污水处理厂中，其浓度在进水中可达0.075至3.5 μg/L，在出水中为0.007至0.24 μg/L。因此，它被归类为一种“非常高的关注物质”（SVHC），表明其对环境和人类健康的潜在风险。

### 结论与建议

本研究提供了对二甲苯酚作为内分泌干扰物的证据，展示了其对甲状腺激素系统、眼睛发育和行为的影响。使用转基因斑马鱼模型，研究观察到对二甲苯酚引起的甲状腺滤泡增殖，这可能是对甲状腺激素合成受阻的补偿性反应。然而，在更高浓度下，这种补偿机制失效，导致眼睛尺寸减小、视网膜层变薄以及视神经直径减少，这些现象与甲状腺激素信号受损密切相关。

此外，对二甲苯酚可能通过甲状腺激素受体（TR）拮抗和前白蛋白（TTR）结合抑制等多种机制干扰甲状腺激素系统，这表明其影响可能不仅限于激素合成，还可能涉及激素运输和信号传导。这些发现强调了在评估内分泌干扰物时，应考虑多种机制和作用路径。

为了更全面地理解对二甲苯酚的生态和健康风险，未来的研究应探索其在低浓度下的影响，并结合基因表达分析和视觉行为测试，以更准确地评估其对神经系统和视觉系统的潜在影响。同时，研究建议将视网膜和行为评估纳入现有的OECD测试指南，以提高对内分泌干扰物的检测能力，并减少对实验动物的依赖。

综上所述，本研究不仅为对二甲苯酚的生态风险评估提供了重要数据，还为改进内分泌干扰物的检测方法提供了科学依据。通过综合使用多种评估手段，研究为更全面地理解内分泌干扰物的影响提供了新的视角，并为环境保护和毒理学研究提供了有价值的参考。