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早期长期暴露于邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)通过多巴胺能通路损害秀丽隐杆线虫对病原菌的回避行为
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月28日 来源:Environmental Toxicology and Pharmacology 4.2
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本研究揭示了环境污染物DEHP如何通过干扰多巴胺能通路(涉及cat-2和dop-1基因)破坏秀丽隐杆线虫对病原菌Bt的回避行为。研究人员发现5 mg/L DEHP暴露5天虽不影响线虫的食物选择,但显著降低其对Bt的回避能力,分子对接显示DEHP与多巴胺D1受体的结合力强于多巴胺本身。这一发现为DEHP的神经毒性机制提供了新证据,对评估其生态风险具有重要意义。
在塑料制品无处不在的今天,邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)作为最常用的增塑剂,正通过土壤、食物链等途径持续进入生态系统。这种具有内分泌干扰特性的化学物质,已被发现与神经退行性疾病相关,但其对生物体本能防御行为的影响机制仍是未解之谜。与此同时,广泛应用于农业的生物杀虫剂苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)与模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans, C. elegans)在土壤环境中频繁相遇,线虫依赖精密的神经免疫系统识别并回避这类病原体,这种能力直接关系到种群存续。
台湾大学Vivian Liao教授团队在《Environmental Toxicology and Pharmacology》发表的研究,首次揭示了DEHP如何破坏线虫对Bt的天然防御机制。研究人员采用生存分析、行为学实验结合分子生物学技术,发现5 mg/L DEHP长期暴露虽不影响线虫对常规食物大肠杆菌OP50与Bt的区分能力,却使其丧失对Bt的回避行为。进一步研究锁定多巴胺能通路关键分子——酪氨酸羟化酶同源基因cat-2和多巴胺D1受体同源基因dop-1的表达下调。令人震惊的是,分子对接显示DEHP与多巴胺D1受体的结合亲和力(-8.1 kcal/mol)甚至超过内源性配体多巴胺(-5.7 kcal/mol),这为解释其神经干扰作用提供了结构基础。
关键技术方法
研究使用野生型N2品系线虫,在S-basal培养基中进行生存和生长实验;通过行为学装置测定线虫对Bt的回避率;采用qPCR分析基因表达;运用AutoDock Vina进行DEHP与多巴胺受体的分子对接。
Bt抑制线虫生存与生长
与常规食物OP50相比,Bt暴露48小时导致线虫死亡率达48%,L4期体长减少69%。这种生长抑制持续至成虫期,显示Bt对线虫具有显著毒性。
DEHP损害回避行为但不影响食物偏好
5天DEHP暴露使线虫对Bt的回避率从对照组的72%降至47%,但两组在OP50与Bt间的食物选择无差异,表明感觉神经未受损,特异性影响回避行为。
多巴胺能通路关键基因下调
DEHP暴露组cat-2表达量降低42%,dop-1降低35%,这与回避行为缺陷高度相关。
DEHP竞争性结合多巴胺受体
分子对接显示DEHP与dop-1受体结合能比多巴胺低2.4 kcal/mol,提示其可能通过占据受体位点干扰正常神经信号传导。
讨论与结论
该研究首次建立DEHP暴露-多巴胺能通路紊乱-病原回避行为缺陷的完整证据链。在生态学层面,DEHP即使在不影响线虫基本生存的浓度下,仍可通过破坏神经行为降低其环境适应力,这种"隐形"毒性对土壤生态系统平衡构成潜在威胁。在毒理学机制方面,发现DEHP直接靶向保守的多巴胺信号系统,为理解其跨物种神经毒性提供了新视角。鉴于DEHP在土壤中的普遍检出(中国农田最高达129 mg/kg),研究呼吁重新评估其环境安全标准,特别关注亚致死浓度下对生物行为功能的长期影响。
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