综述:斑马鱼(Danio rerio)中双酚类化合物神经行为效应及潜在分子机制的综合综述

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology 3.9

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  本综述聚焦双酚 A(BPA)及其类似物(如 BPS、BPF、BPAF 等)对斑马鱼神经行为的影响,探讨其通过氧化应激、内分泌干扰等机制引发的运动、焦虑、社交等行为异常及神经发育相关基因表达改变,强调需深入研究分子通路以完善防控策略。

  

双酚类化合物对斑马鱼神经行为影响及机制研究


一、双酚类化合物的神经毒性研究背景


水生生态系统正面临日益严峻的污染物威胁,双酚类化合物(BPs)作为一类内分泌干扰物,具有显著神经毒性。斑马鱼(Danio rerio)因在环境与毒理学研究中的广泛应用,成为探究 BPs 神经行为效应的重要模型生物。本综述系统梳理双酚 A(BPA)及其类似物(如 BPS、BPF、BPAF 等)对斑马鱼神经行为的影响及潜在分子机制。

二、斑马鱼神经行为检测指标与异常表现


斑马鱼的运动活性、焦虑水平、集群行为及认知功能等行为终点,为评估化学物质神经毒性提供了重要依据。研究表明,BPs 可导致斑马鱼运动活性受损、焦虑水平升高、社交行为改变及视觉障碍等。这些行为异常常与神经系统结构损伤相关,例如神经元形态改变或神经环路功能紊乱。

三、双酚类化合物作用的分子机制


  1. 氧化应激与抗氧化防御系统失衡
    BPs 可诱导斑马鱼体内活性氧(ROS)水平升高,引发氧化应激,破坏抗氧化防御系统(如超氧化物歧化酶 SOD、谷胱甘肽 GSH 等)的平衡,导致神经元损伤。氧化应激被认为是 BPs 神经毒性的重要起始环节。

  2. 内分泌干扰与皮质醇代谢异常
    作为内分泌干扰物,BPs 可干扰斑马鱼体内皮质醇等激素的合成与代谢。皮质醇水平异常会通过下丘脑 - 垂体 - 肾上腺(HPA)轴影响神经行为,例如加剧焦虑样行为。

  3. 神经递质系统功能紊乱

    • 5 - 羟色胺能(serotoninergic)信号通路:BPs 可调控 5 - 羟色胺(5-HT)受体表达及递质传递,影响情绪调节和社交行为。
    • 谷氨酸能(glutamatergic)信号通路:谷氨酸受体信号异常与神经元兴奋性毒性相关,可能参与 BPs 诱导的认知功能障碍。

  4. 神经发育相关基因表达改变
    BPs 可调控与神经发育密切相关的基因(如 neuroD、bdnf 等)表达,干扰神经元增殖、分化及突触形成,导致神经系统结构与功能异常。这种基因表达改变可能在跨代效应中发挥作用。


四、不同双酚类化合物的毒性比较与跨代效应


尽管 BPA 是目前研究最广泛的双酚类化合物,但越来越多证据表明,其类似物(如 BPS、BPF)可能具有相当或更强的神经行为毒性。此外,新兴研究揭示 BPs 对斑马鱼神经行为的跨代影响,即亲代暴露可通过表观遗传等机制影响子代神经行为表型,这一现象提示需关注 BPs 的长期生态毒性。

五、研究挑战与未来方向


当前研究已初步揭示 BPs 通过氧化应激、内分泌干扰、神经递质失衡及基因表达调控等多途径介导神经行为毒性,但各机制间的复杂交互作用仍需深入解析。未来需进一步明确关键靶点(如皮质醇受体、5-HT 受体、谷氨酸受体等)及信号通路的动态调控网络,并加强跨代效应的分子机制研究。这些成果将为制定 BPs 污染的 mitigation strategies(缓解策略)和 regulatory policies(监管政策)提供科学依据,助力水生生态保护与人类健康风险评估。

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