综述:淡水环境中微塑料的生态风险与毒性机制的综合评述——以斑马鱼为模式生物

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Aquatic Toxicology 4.1

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了淡水微塑料(MPs)污染现状及其对斑马鱼模型的毒性机制,揭示了MPs通过物理积累(如肠道嵌顿)和分子互作(如氧化应激、免疫炎症)引发胚胎畸形(心包/卵黄囊水肿)、成体肠屏障损伤及行为异常(运动减少),为评估MPs生态风险提供了关键理论框架。

  

淡水微塑料污染现状与来源
全球塑料年产量超3.5亿吨,若不干预,2060年或达10亿吨。淡水系统中的MPs主要源于沉积物释放(如印度恒河沉积物MPs浓度比水体高2.57-3.9倍)、塑料老化降解及降水迁移,常见类型为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),形态以纤维状、碎片状为主。

斑马鱼模型的独特优势
斑马鱼因繁殖快、基因与人类82%同源,成为MPs毒性研究的理想模型。其透明胚胎便于观察MPs诱导的发育缺陷,如5.6×10–4 mg/L PS导致肝脏氧化损伤显著高于低浓度组。

浓度与形态的毒性差异
MPs毒性呈浓度依赖性:100 μg/L PS(0.10–0.12 μm)比10 μg/L更易引发氧化应激。纤维状MPs因物理嵌顿直接损伤组织,而老化MPs表面官能团变化增强生物毒性。

多器官毒性机制

  • 肠道损伤:MPs增加肠道通透性,破坏紧密连接蛋白,诱发菌群失调。
  • 神经行为异常:暴露组出现焦虑样行为(运动减少50%)和脑部炎症因子IL-6升高。
  • 生殖毒性:性腺中MPs积累干扰卵母细胞成熟,降低受精率30%。

分子通路解析
MPs通过激活NF-κB通路触发炎症反应,同时抑制SOD酶活性(下降40%)导致氧化损伤。乳酸菌降解聚乳酸(PLA) MPs产生的乳酸可能通过能量补偿机制缓解部分毒性。

未来挑战
需建立全球MPs监测网络,开发可降解替代材料,并探索斑马鱼-人类跨物种毒性预测模型。

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