多组学解析邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对裂腹鱼肝脏的毒性机制及生态风险预警

本研究针对长江上游特有经济鱼类裂腹鱼(Schizothorax prenanti)面临的邻苯二甲酸酯(PAEs)污染威胁，通过建立3μg/L(T1-L)、30μg/L(T2-L)、300μg/L(T3-L)DBP暴露模型，结合组织形态学、转录组学和代谢组学分析，首次揭示环境浓度DBP(T1-L)仅引起轻微氧化应激(T-AOC/SOD/CAT/GSH-PX升高)，而高浓度DBP通过内质网蛋白加工通路激活和线粒体功能紊乱(C XI-XV下调)导致肝细胞空泡化/溶血/凋亡。该研究为长江流域PAEs生态风险评估提供了关键分子证据。

　　

随着塑料制品的广泛使用，邻苯二甲酸酯(PAEs)已成为全球水域最普遍的有机污染物之一。作为PAEs家族的核心成员，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)因其在增塑剂中的广泛应用，正通过农业径流、工业废水等途径持续输入长江水系。这种状况对长江特有鱼类资源构成潜在威胁，尤其是具有重要生态经济价值的裂腹鱼(Schizothorax prenanti)。尽管已有研究关注PAEs对水生生物的毒性效应，但关于DBP对裂腹鱼肝脏损伤的分子机制仍存在显著知识空白。更关键的是，当前长江上游DBP环境浓度是否足以引发鱼类健康风险，以及超出环境浓度时的毒性阈值如何，这些问题的解答对制定长江生态保护策略具有紧迫意义。

针对这一科学问题，西南大学的研究团队在《Aquatic Toxicology》发表了创新性研究成果。研究团队建立了环境相关浓度(3μg/L T1-L)和两个梯度升高浓度(30μg/L T2-L、300μg/L T3-L)的DBP暴露体系，通过整合组织病理学观察、生化指标检测、转录组测序(RNA-Seq)和代谢组学分析，系统揭示了DBP诱导裂腹鱼肝损伤的剂量效应关系及其分子机制。关键技术包括：建立梯度浓度DBP暴露模型；肝组织H&E染色病理分析；TUNEL法检测细胞凋亡；氧化应激指标(T-AOC、SOD、CAT、GSH-PX)测定；Illumina平台转录组测序；LC-MS非靶向代谢组学；KEGG通路联合分析等。

【不同浓度DBP诱导肝脏结构损伤和生化指标变化】
组织病理学显示，T1-L组仅出现轻微肝细胞空泡化，而T2-L和T3-L组则呈现显著溶血和核固缩现象。TUNEL检测证实高浓度组凋亡细胞数量较对照组增加3-5倍。生化指标显示，T2-L和T3-L组的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性分别提升40-60%，总抗氧化能力(T-AOC)升高约2倍，表明氧化应激反应呈剂量依赖性增强。

【转录组学揭示内质网应激的核心作用】
RNA-Seq分析发现，C-L vs T2-L和C-L vs T3-L共同显著富集于内质网蛋白加工通路(protein processing in endoplasmic reticulum)，该通路中HSP70、BIP等分子伴侣基因表达上调2-3倍。值得注意的是，化学致癌-活性氧通路(chemical carcinogenesis-reactive oxygen species)中的线粒体复合物C XI-XV基因表达量下降50-70%，提示线粒体电子传递链受损。

【多组学联合解析毒性机制】
代谢组学检测到三羧酸循环中间产物(α-酮戊二酸、柠檬酸)含量显著降低，与转录组中线粒体功能异常结果相互印证。联合分析发现，DBP通过双重机制诱发肝损伤：低浓度时主要激活内质网应激保护性通路；高浓度时则破坏线粒体氧化磷酸化，导致ATP合成障碍和ROS过量积累。

这项研究首次阐明DBP对裂腹鱼肝脏的毒性存在明显浓度阈值效应：环境浓度(3μg/L)仅引发可代偿的生理应激，而超过30μg/L将导致不可逆损伤。其创新性在于发现内质网应激通路在抵抗DBP毒性中的保护作用，以及线粒体复合物C XI-XV可作为敏感生物标志物。从实践角度看，研究结果为长江上游DBP环境基准制定提供了科学依据，提示当前污染水平尚未对裂腹鱼种群构成即时威胁，但需警惕浓度升高风险。在方法论层面，建立的多组学分析框架可推广应用于其他PAEs的生态毒理评估。未来研究可进一步探索DBP通过食物链传递的放大效应，以及与其他污染物的协同毒性作用。