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为探究三丁基锡(TBT)对水生动物的生理影响,研究人员以椎实螺(Lymnaea stagnalis)为模型,研究 TBT 的代谢干扰效应。结果发现 TBT 影响其行为、组织学、细胞和分子层面变化。该研究揭示 TBT 危害,为评估其环境风险提供依据。
在神秘的水生世界里,三丁基锡(TBT)这个 “隐藏杀手” 正悄然威胁着众多水生生物的生存。TBT 作为防污涂料的杀生剂成分,几十年来一直是水生生态系统的重大威胁。它能迅速积累,对包括软体动物在内的多种非目标动物具有高毒性。过去的研究主要聚焦于 TBT 对软体动物的内分泌干扰效应,尤其是其诱导性畸变的作用机制。然而,近年来发现 TBT 不仅会干扰内分泌,还会引发代谢紊乱,影响脂质稳态,在多种动物中都观察到了这种现象。同时,TBT 对动物行为的影响也逐渐受到关注,但目前对其在水生动物中引起的多方面生理变化仍缺乏深入理解。为了更全面地揭示 TBT 的危害,匈牙利相关研究机构的研究人员开展了这项研究,该研究成果发表在《Aquatic Toxicology》上。这一研究意义重大,有助于深入了解 TBT 对水生生物的影响机制,为评估其环境风险提供重要依据。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:行为测试,用于观察 TBT 暴露后椎实螺的进食和运动行为变化;组织化学和组织学分析,通过特定反应和染色来确定锡的积累位置以及组织形态变化;脂质提取和 LC-MS 分析,以此研究脂质组成的变化;生物信息学分析和 qRT-PCR 技术,用于研究 17β- 羟类固醇脱氢酶 12 型(HSD17B12)的表达变化。
1. 进食和运动行为
研究人员对成年椎实螺进行 21 天的 TBT 暴露实验,通过对比发现,TBT 处理组的进食得分显著降低,这表明 TBT 暴露导致椎实螺进食活动明显减少。然而,TBT 暴露对椎实螺的运动活动没有显著影响。与其他研究结果对比,TBT 对不同动物的进食和运动行为影响存在差异,这可能与物种差异、暴露条件不同有关。研究人员认为未来可深入探究 TBT 影响椎实螺进食活动的神经元机制。
2. 锡积累和组织学变化
实验观察到,TBT 暴露后,在椎实螺的中枢神经系统(CNS)、肾脏和肝胰腺中都出现了锡的积累,其中肝胰腺上皮细胞中的积累最为明显。通过 H&E 染色发现,肾脏和肝胰腺出现了显著的形态变化,如肾脏上皮变薄、结缔组织增厚,肝胰腺上皮也变薄。同时,在 CNS 的神经毡中发现了蛋白质丰富的颗粒积累,肾脏和肝胰腺中的溶酶体活动增强。这表明 TBT 会对椎实螺的组织产生明显的影响。
3. TBT 对脂质组成的影响
利用非靶向脂质组学方法,研究人员在不同组织中鉴定出了多种脂质特征。TBT 暴露后,CNS、肾脏和肝胰腺中部分脂质的含量发生显著变化。在 CNS 中,饱和侧链脂质比例增加;在肝胰腺中,短链脂质比例增加,中长链脂质比例减少,且醚磷脂类中饱和链比例增加,不饱和脂肪酸(PUFA)和单不饱和脂肪酸(UNSAT)比例减少。这证实了 TBT 会干扰脂质稳态,且这种影响具有组织和脂质类别的特异性。
4. Lym-HSD17B12 表达的变化
研究人员通过核苷酸测序和生物信息学分析,鉴定出了 Lym-HSD17B12 的序列。RT-PCR 分析显示,该基因在多种组织中均有表达,其中在肾脏和肝胰腺中表达最高。TBT 暴露后,Lym-HSD17B12 在 CNS、肾脏和肝胰腺中的表达均显著降低。这表明 HSD17B12 可能参与了脂质代谢以及 TBT 诱导的代谢紊乱过程。
研究结论表明,TBT 在环境相关浓度(100 ng/L-1)下,会对成年椎实螺从行为到分子层面产生显著影响。TBT 改变了椎实螺的进食活动,这与在脊椎动物中的作用相反,提示进食活动可作为研究 TBT 污染影响的重要指标。在组织学方面,首次证实了 TBT 暴露后成年软体动物体内锡的分布,并发现其会诱导外周组织溶酶体活动增强。TBT 还直接改变了椎实螺的脂质组成,是一种代谢干扰物。HSD17B12 在软体动物脂质代谢中起关键作用,且可能参与 TBT 诱导的代谢紊乱。这些发现为深入理解 TBT 对水生生物的危害提供了多层面的证据,强调了进一步研究 TBT 影响机制的重要性,为评估其对水生生态系统的风险奠定了基础。