头孢克肟对普通小球藻（C. vulgaris）的影响及小球藻对其去除能力研究

来自伊朗大不里士大学的研究人员研究头孢克肟对C. vulgaris的影响，发现其对细胞数量有 hormetic 效应。

　　抗生素是一类化合物，包括天然、合成和半合成的，用于对抗人类和动物的感染，通过杀死或抑制细菌病原体的生长发挥作用。近年来，由于新的对抗生素耐药的微生物菌株出现，抗生素的使用显著增加。含有抗生素及其残留物的废水，源自家庭、医院、医疗机构、工业、水产养殖和畜牧业，已被确定为环境污染的主要来源之一。抗生素可能会释放到各种生态基质中，如地表水、土壤、地下水、沉积物、污泥，在某些情况下还会进入饮用水。由于抗生素的持续排放和缓慢去除，它们在水生环境中的长期存在对全球构成了严重威胁。除了对目标微生物种群的主要影响外，抗生素还会对非目标生物，如微藻，产生有害的毒性影响。

头孢菌素属于 β- 内酰胺类抗生素，在世界许多国家广泛使用。近年来，这类抗生素释放到环境中被视为一类新兴污染物。头孢克肟（Cefixime）被归类为第三代头孢菌素抗生素，对革兰氏阳性和阴性病原菌、支原体和衣原体都具有广泛的杀菌活性。

在水生环境中，微藻是主要的光合生物，占生物量的大部分。此外，它们在生物积累和强化药物方面有很大潜力。因此，抗生素对水生环境中微藻的影响可能会改变土壤 - 水生态系统中的生态平衡和食物链动态。抗生素在微藻细胞中的积累可能会引发活性氧（ROS）的自由基和非自由基形式的过量产生。由于 ROS 具有强氧化性，会导致 DNA 和蛋白质的变性速率增加，从而导致微藻细胞破坏、诱变，最终导致程序性细胞死亡（PCD）。另一方面，微藻去除抗生素是一种绿色可持续的生物技术，具有独特的优势，不仅去除效率高，而且符合环保要求。

普通小球藻（C. vulgaris）是一种单细胞真核微藻，能够进行混合营养和光异养生长。该物种生长速度快，繁殖周期相对较短。作为一种绿色微藻，C. vulgaris被认为是废水生物修复的有效生物系统。此外，这种微藻能够适应抗生素胁迫条件，使其成为从污染环境中去除抗生素的合适候选者。

本研究旨在评估C. vulgaris耐受头孢克肟污染的潜力。因此，评估了头孢克肟对C. vulgaris细胞数量、细胞形态和细胞活力的影响。还研究了暴露于头孢克肟后藻类细胞光合色素含量、非酶和酶抗氧化系统以及丙二醛（MDA）含量的变化。此外，还研究了C. vulgaris去除头孢克肟抗生素的能力。

研究中使用的所有化学品均购自 Sigma-Aldrich，为分析级。纯度为 89.10% 的头孢克肟购自 Danna Pharma 公司（伊朗东阿塞拜疆大不里士）。将其完全溶解在 100% 乙醇中，然后用双蒸水制备抗生素储备溶液。根据初步实验，确定了用于处理C. vulgaris细胞的头孢克肟应用浓度（50 - 250mg/L）。

暴露 96 小时后，头孢克肟的浓度对C. vulgaris的细胞数量表现出 hormetic 效应。与对照样品相比，低浓度（50、100 和 150mg/L）的头孢克肟显著增加了C. vulgaris的细胞数量（P≤0.05）。然后，当浓度升高到 250mg/L 时，观察到细胞数量明显减少（P≤0.05）。

扫描电子显微镜（SEM）显微照片显示，C. vulgaris的细胞形态发生了显著变化。

头孢克肟对C. vulgaris的细胞数量表现出明显的 hormetic 效应。观察发现，低剂量的头孢克肟可能会提高C. vulgaris的生长速率。然而，较高浓度的头孢克肟，尤其是长时间暴露，会对微藻的生长产生不利影响。因此，即使水体中抗生素浓度极低，其持续释放和存在也应引起关注，因为这可能会对生物产生重大影响。

在过去十年中，全球头孢菌素抗生素的消费量有所上升。这些抗生素持续释放到水生生态系统中，对微藻种群构成了重大威胁。在本文中，普通小球藻（Chlorella vulgaris）作为模型生物系统，用于评估头孢克肟对微藻的影响。证实了头孢克肟对C. vulgaris生长的影响对细胞数量表现出 hormetic 效应。扫描电子显微镜（SEM）显微照片显示出相关证据。

阿雷佐?礼萨伊（Arezoo Rezaee）：撰写初稿、验证、软件、资源、调查、形式分析、数据整理。莫尔塔扎?科萨里 - 纳萨卜（Morteza Kosari-Nasab）：撰写 - 评审与编辑、监督、项目管理、概念构思。阿里?莫瓦费吉（Ali Movafeghi）：撰写 - 评审与编辑、验证、监督、项目管理、资金获取、概念构思。

本研究无需伦理批准。

本研究无需遵循伦理标准。

这项工作是由大不里士大学资助的博士论文的一部分。

作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

感谢大不里士大学的技术和资金支持。