双酚A（BPA）对蚯蚓（Lumbricus terrestris）肠道等长收缩、胆碱能活动及抗氧化状态的影响

《Chemosphere》：The influence of BPA on isometric contraction, cholinergic activity, and antioxidant status in the crop gizzard of Lumbricus terrestris

胃肠运动|双酚A|蚯蚓|氧化应激|抗胆碱酯酶活性

　　本研究探讨了双酚A（BPA）对土壤中蚯蚓消化系统功能的影响，特别是在其肌肉收缩活动、抗氧化酶活性以及细胞氧化还原平衡方面的变化。BPA作为一种广泛存在于日常用品中的化学物质，包括塑料、电子产品、包装材料和医疗用品等，其对环境的污染问题日益严重。据估计，全球每年约有50亿吨含BPA的废弃物被排放到环境中，其中包括垃圾填埋场、水体和土壤。BPA可通过水和土壤中的渗透作用进入生态系统，并对多种生物体产生潜在的毒性影响。虽然目前关于BPA对水生生物的影响已有较多研究，但其对其他动物群体，特别是土壤中的蚯蚓，影响机制尚不明确。因此，本研究选择蚯蚓作为模型生物，评估其在不同BPA浓度下的生理反应，以揭示其对土壤生态系统可能带来的影响。

蚯蚓在土壤生态系统中扮演着重要角色，它们不仅有助于土壤的形成和养分循环，还参与有机物的分解和外来化合物的转化。因此，研究BPA对蚯蚓消化系统的影响不仅有助于理解其对土壤生态系统的潜在危害，还可能为环境监测和治理提供新的思路。本研究通过实验方法，分析了蚯蚓在不同BPA浓度下的消化道肌肉收缩模式、乙酰胆碱酯酶（AChE）活性、抗氧化酶活性（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT和谷胱甘肽过氧化物酶GPx）以及还原型谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）和胆碱（Ch）的浓度变化。实验结果表明，BPA对蚯蚓的消化系统具有显著的毒性作用，主要体现在肌肉收缩力的减弱、收缩频率的下降以及氧化应激反应的增强。

在实验设计方面，研究人员将蚯蚓分为四个不同的BPA浓度组，分别是对照组（无BPA）和BPA100、BPA200、BPA300组。每组蚯蚓在实验期间被安置在含有相应BPA浓度的土壤中，并在7天后收集其消化道中的胃囊部分进行分析。实验过程中，研究人员对蚯蚓进行了适当的处理，以确保实验结果的准确性。通过使用一种特殊的器官浴系统，研究人员能够精确地测量蚯蚓胃囊的收缩力和频率，并观察BPA对其肌肉收缩模式的影响。此外，为了评估BPA对蚯蚓消化系统中的氧化应激状态，研究人员还测量了与氧化还原平衡相关的各项指标。

实验结果显示，BPA对蚯蚓的胃囊肌肉收缩力产生了显著影响。与对照组相比，BPA暴露的蚯蚓在自发性收缩和由乙酰胆碱氯化物（AChC）诱导的收缩方面均表现出较低的收缩力和频率。值得注意的是，BPA200组的蚯蚓在收缩频率和幅度方面受到的影响最为明显，这可能与BPA对蚯蚓神经系统的干扰有关。同时，研究还发现BPA暴露会改变蚯蚓消化系统中的胆碱浓度，这可能是由于BPA对胆碱代谢过程的干扰。此外，BPA暴露还导致了蚯蚓胃囊中抗氧化酶活性的变化，表现为低浓度BPA下SOD和GPx活性的升高，而高浓度BPA则导致这些酶活性的下降。这一结果表明，BPA可能通过干扰蚯蚓体内的抗氧化防御系统，导致其体内氧化应激水平的升高。

进一步的分析表明，BPA对蚯蚓的胃囊肌肉收缩力的影响可能与两种机制有关：一种是BPA对神经系统的干扰，另一种是BPA对细胞代谢过程的破坏。在神经系统方面，研究发现BPA可能通过影响胆碱能神经元的活动，从而干扰胃囊的收缩模式。例如，BPA暴露导致AChE活性的变化，这可能是由于BPA对神经元的刺激或抑制作用。在细胞代谢方面，BPA可能通过干扰线粒体功能，影响ATP的合成，从而导致肌肉收缩力的下降。线粒体是细胞能量代谢的核心，其功能的受损可能导致细胞能量供应不足，进而影响肌肉的收缩和放松能力。

研究还发现，BPA对蚯蚓消化系统中的氧化应激反应具有显著影响。在高浓度BPA暴露下，蚯蚓的氧化应激水平显著升高，表现为MDA浓度的增加和抗氧化酶活性的下降。MDA作为脂质过氧化的产物，其浓度的增加通常被视为氧化应激的标志。而抗氧化酶活性的下降则表明蚯蚓的抗氧化防御系统可能因BPA的持续暴露而出现功能障碍。这种氧化应激的增强可能进一步导致细胞结构的损伤，影响蚯蚓的生理功能和生存能力。

本研究的结果对于理解BPA对土壤生态系统的潜在影响具有重要意义。蚯蚓作为土壤生态系统中的关键物种，其消化功能的改变可能对土壤的结构、养分循环和微生物群落产生深远的影响。例如，BPA可能导致蚯蚓消化效率的降低，从而影响其对有机物的分解能力，进而改变土壤的理化性质和微生物的活性。此外，BPA对蚯蚓的氧化应激反应也可能影响其对环境污染物的耐受能力，进而影响其在污染环境中的生存和繁殖。

研究还指出，BPA对蚯蚓的影响可能表现出非单调的剂量-反应关系。这意味着，BPA在不同浓度下的毒性效应可能有所不同，某些低浓度可能反而促进某些生理过程，而高浓度则导致显著的负面影响。这种复杂的反应机制可能与BPA在生物体内作用的多样性有关，包括其对神经元、线粒体和细胞代谢的多重影响。因此，进一步的研究需要探讨BPA在不同环境条件下的作用机制，以及其对蚯蚓及其所在生态系统的长期影响。

总体而言，本研究通过实验手段，揭示了BPA对蚯蚓消化系统的影响，包括肌肉收缩力的减弱、收缩频率的下降以及氧化应激反应的增强。这些发现不仅有助于理解BPA对土壤生态系统的潜在危害，也为环境管理和污染治理提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨BPA对蚯蚓其他生理功能的影响，以及其在不同环境条件下的行为变化，以全面评估BPA对土壤生态系统的影响。