氟嘧唑在斑马鱼中引起的发育性肝毒性：对线粒体功能障碍、氧化应激、铁死亡及再生能力损伤的机制研究

《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology》：Developmental hepatotoxicity induced by flusilazole in zebrafish: Mechanistic insights into mitochondrial dysfunction, oxidative stress, ferroptosis, and regenerative impairment

氟硅唑通过氧化应激、线粒体功能障碍及铁死亡机制诱导斑马鱼肝毒性，影响肝再生和ERK/Akt信号通路。

　　

李浩俊|宋智秀|安佳蓝|裴成民|宋??|林和顺|朴顺宇

韩国大学生物技术系，首尔，02841，大韩民国

摘要

氟菌唑是一种基于三唑结构的杀菌剂，由于其高稳定性和溶解性，能够在各种环境中长期存在，这引发了对其发育和生态影响的担忧。尽管许多研究报道了氟菌唑的毒性作用，但其在发育过程中引起肝毒性的具体机制仍不清楚。在本研究中，我们检测了氟菌唑在斑马鱼（Danio rerio）及其来源的肝细胞（ZFL细胞）中的体内和体外毒性。通过使用fabp10a:dsRed和fabp10a:CFP-NTR转基因模型，评估了肝脏的形态变化及肝脏再生能力的变化。实验结果表明，氟菌唑会损害肝脏结构和再生能力，可能对水生生物造成长期影响。此外，在ZFL细胞中，氟菌唑处理会导致氧化应激、线粒体功能障碍以及钙和铁的稳态失调，进而引发细胞凋亡和铁死亡（ferroptosis）。转录组分析进一步支持了这些发现。同时，ERK和Akt信号通路的紊乱表明氟菌唑干扰了与细胞存活、生长和组织修复相关的关键途径。综上所述，氟菌唑具有发育性肝毒性，并凸显了对生态系统的潜在危害。

引言

三唑类杀菌剂在农业中广泛应用，但因其不良影响而备受关注。尤其是自21世纪中期以来，其使用量不断增加，导致在主要农作物生产区和农药工厂周边地区的土壤、水和空气中检测到该物质的频率升高（Dong等人，2023；Guo等人，2024；Toda等人，2021）。氟菌唑作为一种系统性三唑类杀菌剂，由于其化学稳定性和难降解性，常在水生系统中检出，这对非目标生物构成了严重威胁（Bian等人，2025；Lee等人，2024a；Wang等人，2023c）。虽然已有研究报道氟菌唑具有多种毒性作用，包括代谢毒性和生殖毒性（Draskau等人，2021；Karacaoglu，2022），但其对肝脏功能的影响尚未得到充分研究。本研究评估了氟菌唑的肝毒性并探讨了其毒性机制。

肝脏是控制内源性和外源性化合物代谢及解毒的核心器官，也是分解农药和各种环境污染物的重要场所（An等人，2025；VoPham等人，2017）。然而，肝脏中的代谢过程可能产生活性中间体，导致氧化应激、炎症和肝细胞损伤（Jellali等人，2021）。特别是在发育早期阶段，由于器官形成和代谢功能尚未完全建立，肝脏对毒物的敏感性更高（Hyatt等人，2008）。此外，这一时期的肝脏生长或再生受损可能导致持续的肝毒性和全身性毒性，对生物健康造成长期影响（Gruppuso和Sanders，2016；Hyatt等人，2008；Robinson等人，2016）。因此，阐明氟菌唑在发育过程中引起肝毒性的机制对于理解和降低其对生物健康的长期风险至关重要。

斑马鱼（Danio rerio）因其外部发育过程和透明的胚胎特性，成为研究肝毒性和肝病的有效模式生物，可以实时观察肝脏的形成、损伤和再生过程（Hong等人，2024b；Shimizu等人，2023）。斑马鱼的肝脏在结构和功能上与哺乳动物高度相似，包括保守的代谢和解毒途径（Driessen等人，2015；Goessling和Sadler，2015；Oderberg和Goessling，2023）。此外，斑马鱼生长迅速、繁殖能力强且易于遗传操作，便于进行机制研究和高通量筛选（Seomoon等人，2025；Shimizu等人，2023）。基于这些优势，我们利用斑马鱼的体内模型及其来源的肝细胞系（ZFL细胞）来研究氟菌唑的肝毒性，重点关注其对肝脏再生和铁死亡相关分子机制的影响。

在本研究中，我们利用斑马鱼模型和ZFL细胞评估了氟菌唑的肝毒性，并阐明了其作用机制。实验结果表明，氟菌唑会损害肝脏发育并抑制肝脏再生。在ZFL细胞中，氟菌唑诱导细胞凋亡和线粒体功能障碍，表现为线粒体膜电位（MMP）稳态失调和钙平衡紊乱。同时，它还会增加细胞内活性氧（ROS）的产生并促进铁积累，从而引发铁死亡。此外，氟菌唑还调节Erk和Akt信号通路。综上所述，氟菌唑通过涉及细胞凋亡、铁死亡以及线粒体损伤的多个相互关联的分子途径发挥肝毒性作用。

研究片段

氟菌唑诱导肝毒性的体内研究

为了评估氟菌唑（CAS编号：85509–19-9，SIGMA，美国密苏里州圣路易斯）的肝毒性，我们在斑马鱼中进行了体内研究，使用了野生型AB品系及fabp10a:dsRed和fabp10a:CFP-NTR转基因模型。所有斑马鱼均来自FZRCC（荧光报告斑马鱼合作中心）和斑马鱼疾病建模中心。斑马鱼在12小时光照/12小时黑暗的光周期下、28°C的温度下饲养，并保持持续的水循环。

氟菌唑对发育中斑马鱼的肝毒性作用

先前的研究表明，氟菌唑会对蜜蜂、大鼠和斑马鱼等多种非目标生物产生毒性作用（Karacaoglu，2022；Lee等人，2024a；Wang等人，2023a）。为了评估氟菌唑在斑马鱼早期发育阶段的肝毒性，我们根据先前研究中报道的环境相关浓度选择了暴露剂量。我们拍摄了用0、1、2和4 ppm氟菌唑处理的斑马鱼的明场图像以进行观察。

讨论

氟菌唑是一种广泛用于农业的三唑类杀菌剂，已知会在环境中长期存在，如农作物和河流中（Im等人，2016；Seebunrueng等人，2021）。尽管多种三唑类杀菌剂都存在肝毒性问题（Hu等人，2023；Ma等人，2024），但针对氟菌唑肝毒性的具体研究仍较为缺乏。虽然已有研究报道了其其他毒性作用，包括发育毒性和内分泌毒性（

结论

本研究揭示了氟菌唑在发育过程中具有显著的肝毒性，并阐明了其背后的分子机制。氟菌唑暴露会导致斑马鱼肝脏形态改变并抑制肝脏再生。在ZFL细胞中，氟菌唑引起细胞凋亡和铁死亡，同时伴随氧化应激加剧、线粒体损伤和铁稳态失衡。此外，还观察到其他相关变化

CRediT作者贡献声明

李浩俊：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验实施。宋智秀：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验实施。安佳蓝：初稿撰写、方法学设计、实验实施。裴成民：初稿撰写、方法学设计、实验实施。宋??：审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目监督、概念构思。林和顺：审稿与编辑

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）基础科学研究计划的支持，该计划由教育部资助（项目编号：2022R1I1A1A01053162、RS-2025-25400201）。本研究还得到了韩国政府（MSIT）资助的NRF项目的支持（项目编号：RS-2025-23323645、RS-2025-00557121、RS-2025-02216962）。