铅镉复合暴露下自由活动啮齿类动物基因组稳定性响应的物种特异性研究

本研究针对工业区铅(Pb)和镉(Cd)复合污染对野生啮齿类动物的遗传毒性问题，通过多物种生物监测策略，结合彗星实验(comet assay)和微核试验(MN test)，首次揭示黄喉姬鼠(Apodemus flavicollis)对重金属遗传损伤最敏感。研究为生态风险评价提供了关键物种选择依据，证实DNA损伤与Pb负荷显著相关，为重金属污染区生物监测体系优化提供了科学范式。

　　

在工业化进程加速的背景下，重金属污染已成为全球性环境健康挑战。铅(Pb)和镉(Cd)作为国际癌症研究机构(IARC)认定的优先控制污染物，因其持久性、生物累积性和强遗传毒性备受关注。尤其值得注意的是，这些金属在食物链中的逐级放大效应，使得处于生态关键节点的野生啮齿类动物成为反映环境健康风险的"哨兵物种"。然而，现有研究多局限于实验室单一物种模型，难以真实模拟自然环境中多物种共存的复杂暴露场景，更缺乏对物种间敏感性差异的系统比较。这一知识空白严重制约了精准环境风险评估体系的构建。

针对这一科学瓶颈，保加利亚科学院生物多样性与生态系统研究所的Tsenka Chassovnikarova团队在《Environmental Toxicology and Pharmacology》发表创新性研究。该工作创新性地采用"国家生物监测计划"框架，选取保加利亚特拉基亚谷铅锌冶炼厂污染区与斯特兰贾自然公园背景区进行对照研究，通过整合生物累积分析与多端点遗传毒性检测，首次阐明三种自由活动啮齿动物对Pb/Cd复合暴露的差异化响应规律。

研究关键技术包括：1) 采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量肝脏Pb/Cd负荷；2) 应用单细胞凝胶电泳(彗星实验)检测DNA链断裂等早期损伤；3) 通过微核试验(MN test)评估不可逆染色体畸变；4) 基于国家生物监测网络的标准化采样策略，获取黄喉姬鼠(A. flavicollis)、普通田鼠(Microtus arvalis)和马其顿家鼠(Mus macedonicus)等野生种群样本。

【采样区域】
研究设计遵循空间梯度对比原则，污染区选定铅锌冶炼厂周边工业带，背景区设在人为干扰极小的自然保护区。地理坐标精确定位确保采样点代表性，为后续生物累积差异分析奠定空间基础。

【Pb和Cd浓度在监测啮齿动物肝脏中的分布】
数据揭示显著的物种特异性累积特征：黄喉姬鼠肝脏Cd达14.75±12.35 μg/g，超背景值12倍；Pb负荷同样呈现A. flavicollis>M. macedonicus>M. arvalis的梯度。值得注意的是，所有污染区个体金属负荷均显著高于对照(p<0.05)，证实工业排放是主要污染源。

【啮齿类哨兵动物的Pb和Cd生物累积】
研究突破性地发现鼠科物种(姬鼠和家鼠)表现出Pb富集优势，而田鼠则更易累积Cd。这种分化可能与物种间食性差异、金属代谢酶多态性或解毒机制有关，为理解重金属在生态系统中的生物地球化学循环提供了新视角。

【遗传毒性响应模式】
彗星实验与微核试验的联合分析显示：1) DNA损伤程度与Pb负荷呈显著剂量效应，但与Cd相关性较弱；2) 物种敏感性排序为A. flavicollis>M. arvalis>M. macedonicus；3) 微核形成率与金属暴露存在明确阈值效应，提示存在非线性剂量响应关系。

【结论与讨论】
该研究确立了黄喉姬鼠作为重金属遗传毒性监测的最优指示物种，其敏感性源于特殊的代谢途径或DNA修复缺陷。发现Pb而非Cd主导遗传损伤的现象，挑战了传统认为Cd²⁺
离子更具基因毒性的认知，可能与其干扰DNA修复酶的特性有关。方法论上，证实彗星实验(早期效应)与微核试验(晚期效应)的联合应用能全面评估污染梯度下的基因组不稳定状态。

从实践角度看，研究成果为"国家生物监测计划"提供了物种选择标准，建立的剂量-效应关系可直接用于生态风险定量评估。理论层面，揭示的物种敏感性差异机制为进化毒理学研究开辟了新方向。未来研究可结合转录组学进一步解析Pb诱导DNA损伤的分子通路，以及物种间表观遗传调控的差异特征。

特别值得注意的是，作者团队声明无利益冲突，所有标本均保藏在保加利亚科学院生物多样性与生态系统研究所的现生哺乳动物收藏中，确保了数据的可追溯性。这项多学科交叉研究不仅为环境管理部门提供了技术支撑，也为理解重金属在食物网中的传递规律贡献了关键科学证据。