环境咖啡因诱导鲤科鱼类氧化应激与行为改变的神经毒性机制研究

本研究针对环境咖啡因(CAF)对水生生物的神经毒性效应，通过多维度分析揭示了CAF在鲤科鱼类(Cyprinus carpio)中引发的剂量依赖性氧化应激（LPX、PCC升高）、AChE活性抑制、钙信号通路基因(serca/ryr/ip3r)调控异常及焦虑样行为变化，为评估新兴污染物生态风险提供了重要依据。

　　

随着咖啡因(CAF)作为环境污染物在水体中的持续检出，其生态风险日益引发关注。这种源自人类消费的神经活性物质通过污水系统进入水域后，在鱼类富集区域浓度可达2500 ng/L以上。由于中枢神经系统(CNS)的高脂质特性使其对氧化损伤极为敏感，而CAF通过拮抗腺苷受体干扰神经递质平衡的特性尚未在非靶标生物中得到系统评估。为此，研究人员以生态指示物种鲤科鱼类(Cyprinus carpio)为模型，开展了一项揭示环境CAF神经毒性机制的创新研究。

研究采用96小时暴露实验设计，结合氧化应激标志物检测（脂质过氧化LPX、蛋白质羰基PCC）、行为学分析（新环境测试、明暗箱实验）、脑组织病理学检查（H&E染色）及钙信号通路基因表达谱(qPCR)等多维度技术。特别关注了腺苷受体A1/A2A、肌浆网钙ATP酶(serca)、兰尼碱受体(ryr)和三磷酸肌醇受体(ip3r)等关键靶点。

【CAF Solution Preparation】
通过精确配制0-2500 ng/L梯度浓度CAF暴露体系，确保环境相关性与极端场景的覆盖。

【Oxidative stress test】
剂量依赖性氧化损伤被明确证实：2500 ng/L组LPX升高279%，PCC激增892%，伴随抗氧化酶SOD/CAT活性失衡，提示CAF通过自由基累积破坏神经元稳态。

【Discussion】
时间-剂量双依赖效应揭示：低浓度(500 ng/L)CAF通过腺苷受体A2A上调产生兴奋效应，而高浓度(>1750 ng/L)引发钙超载(serca/ryr/ip3r基因异常调控)，导致45.9%脑组织空泡化病变，尤以端脑和视顶盖为著。

【Conclusion】
该研究首次系统阐明环境CAF通过"氧化应激-钙信号紊乱-行为异常"级联反应诱发鱼类神经毒性的机制。其发现的剂量依赖性双相行为效应（低促运动/高致焦虑）为制定水质基准提供重要依据，而钙信号通路基因的异常调控提示CAF可能具有促肿瘤发生的潜在风险。论文发表于《Behavioural Brain Research》的这项成果，为评估精神活性物质的环境健康风险建立了新型生物标志物体系。