卡马西平与三氯生联合暴露对斑马鱼的神经毒性、氧化应激及组织损伤的协同效应研究

本研究针对卡马西平(CBZ)和三氯生(TCS)两类PPCPs（药品与个人护理品）在水环境中频繁共检出的现状，通过斑马鱼模型揭示了二者联合暴露的急性毒性相互作用符合浓度相加(CA)模型，并首次阐明其通过干扰γ-氨基丁酸(GABA)、乙酰胆碱(ACh)及乙酰胆碱酯酶(AChE)水平引发神经毒性，同时诱发脑、鳃、肝脏的氧化损伤和组织病理学改变。该研究为评估PPCPs复合污染生态风险提供了重要科学依据。

　　

研究背景
全球水环境中药品与个人护理品(PPCPs)污染日益严重，其中抗癫痫药物卡马西平(CBZ)和抗菌剂三氯生(TCS)因高环境残留和生物累积性备受关注。尽管两者单独毒性已有研究，但其在自然水体中的共现现象引发的复合毒性机制仍是空白。斑马鱼作为模式生物，其短生命周期和高度保守的神经系统为揭示PPCPs的生态毒理提供了理想窗口。

研究设计与方法
济宁大学团队通过96小时急性毒性实验测定LC₅₀值，采用浓度相加(CA)和独立作用(IA)模型评估毒性相互作用；21天亚慢性暴露实验检测脑、鳃、肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平；高效液相色谱分析γ-氨基丁酸(GABA)和乙酰胆碱(ACh)含量；组织切片观察病理损伤。

研究结果

1. 联合毒性特征
   96小时LC₅₀显示CBZ(45.3 mg/L)与TCS(0.32 mg/L)的毒性比为141:1。混合暴露实验LC₅₀为7.03 mg/L，显著低于CA模型预测值10.2 mg/L，证实二者具有协同毒性效应。

2. 神经递质紊乱
   联合暴露组GABA水平较单一暴露升高2.1倍，ACh和AChE活性分别降低63%和57%，表明CBZ与TCS通过干扰胆碱能系统和抑制性神经递质引发神经功能障碍。

3. 氧化损伤机制
   脑组织中SOD和CAT活性分别提升2.3倍和1.8倍，肝脏MDA含量增加4.7倍，证实氧化应激是核心毒性通路。鳃丝上皮细胞脱落和肝细胞空泡化等病理变化与ROS累积呈剂量依赖性。

结论与意义
该研究首次系统阐明了CBZ与TCS通过浓度相加模式产生协同毒性，其机制涉及：① GABA能/ACh能系统失衡；② 脑-肝-鳃轴氧化损伤级联反应；③ 组织特异性病理损伤。发表于《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology》的成果为PPCPs环境风险分级管控提供了理论支撑，尤其对制定复合污染物水质标准具有重要指导价值。