氧化镧纳米颗粒通过AHR介导的氧化应激与代谢紊乱诱发斑马鱼肝毒性机制研究

推荐：本研究针对工业及医疗领域广泛应用的La2 O3 NPs对水生生态的潜在风险，首次揭示其通过激活芳烃受体(AHR)通路引发斑马鱼肝脏氧化损伤、代谢紊乱及发育障碍的分子机制，为稀土纳米材料的环境监管提供重要理论依据。

　　

随着纳米科技的快速发展，氧化镧纳米颗粒(La₂
O₃
NPs)因其优异的光催化、抗菌性能被广泛应用于燃料电池、化妆品等领域。然而这些"双刃剑"材料正通过废水排放等途径持续渗入水环境，长江流域已检测到高达0.1 mg/L的稀土元素浓度。更令人担忧的是，现有研究多聚焦哺乳动物毒性，对水生生物的影响几乎空白。尤其当气候变化加剧水体污染时，这类纳米颗粒可能通过食物链威胁人类健康。

针对这一科学盲区，重庆医科大学的研究团队选择与人类肝脏高度同源的斑马鱼模型，系统研究了La₂
O₃
NPs的生态毒理效应。研究发现该材料可通过激活保守的AHR信号通路，诱发"小肝综合征"和代谢综合征，相关成果发表在环境毒理学权威期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》。

研究采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征纳米材料特性，通过急性(168 hpf)和慢性(90天)暴露实验评估发育毒性。结合转录组测序(RNA-Seq)、组织病理学分析和ICP-MS元素检测等技术，系统解析了毒性机制。

3.1 纳米颗粒表征
SEM/TEM显示所用La₂
O₃
NPs呈多孔网状结构，粒径约50 nm，为后续毒性研究提供材料学基础。

3.2 发育毒性
10 mg/L暴露组斑马鱼幼体肝脏面积缩减39%，心脏速率显著增加，提示纳米颗粒特异性靶向肝脏发育。

3.3 氧化应激与凋亡
DCFH-DA荧光探针检测显示肝脏ROS水平激增，伴随caspase3基因上调2.5倍和bcl-2基因下调60%，证实氧化损伤介导的凋亡途径。

3.4 转录组机制预测
KEGG分析发现3163个差异基因，其中cyp1a表达量翻倍，且AHR通路相关基因ahr1b/ahr2呈现剂量依赖性调控，首次提示AHR是核心毒性靶点。

3.5 长期暴露效应
90天慢性实验显示10 mg/L组肝脏La蓄积量达5.637 μg/g，HE染色观察到典型空泡变性，ALT/AST酶活升高3倍，证实不可逆肝损伤。

3.6 代谢紊乱
油红O染色显示肝脏脂质沉积增加80%，PPAR-α/CPT1aa脂肪分解通路受抑；PAS染色揭示糖原合成酶gys2基因异常高表达，造成"双重代谢风暴"。

这项研究创新性地构建了"La₂
O₃
NPs-AHR-代谢紊乱"的毒性通路模型，发现即使低于环境浓度的暴露(0.1 mg/L)仍可造成亚临床损伤。特别值得注意的是，斑马鱼肝脏对La的富集率高达47%，暗示其可能成为稀土污染的"哨兵物种"。研究成果不仅为制定水生环境稀土纳米材料安全阈值提供数据支撑，更警示在新能源产业蓬勃发展的同时，必须建立全生命周期环境风险评估体系。未来研究可进一步探索AHR拮抗剂作为解毒剂的可行性，为纳米材料的绿色设计提供新思路。