阿莫西林通过foxo3a和jak2a/stat3信号通路影响斑马鱼软骨与骨骼发育的机制研究

本研究针对孕期常用抗生素阿莫西林的环境残留与发育毒性风险，通过斑马鱼模型系统探究了不同浓度（80-400 μmol/L）和胚胎阶段（0-1.5/1.5-3.0 dpf）暴露对整体发育、软骨及骨骼的抑制作用，首次揭示早期暴露通过抑制foxo3a通路损害软骨发育，晚期暴露通过jak2a/stat3通路影响骨形成，为评估其环境风险提供重要理论依据。

　　

抗生素阿莫西林作为孕期感染治疗的常用药物，其安全性一直备受关注。世界卫生组织数据显示，20%-35%的孕妇会使用抗生素，而阿莫西林因其广谱抗菌特性成为首选。然而，近年研究发现，这种“安全”药物可能暗藏风险——临床报告显示孕期使用阿莫西林与子代哮喘、唇腭裂等疾病相关，动物实验更发现其可能导致胎儿肾脏发育异常。更令人担忧的是，制药废水中的阿莫西林浓度高达167-468 μmol/L，即使处理后仍残留126 μmol/L，这种新型环境污染物对生态系统的潜在威胁亟待评估。

针对这一科学问题，中国国家重点研发计划支持的研究团队选择斑马鱼这一理想模式生物展开研究。斑马鱼胚胎透明可见的特性使其成为观察骨骼发育毒性的绝佳模型。研究人员设计了两阶段实验：早期（0-1.5天受精后/dpf）和晚期（1.5-3.0 dpf）暴露于不同浓度阿莫西林（16-400 μmol/L），通过显微测量、qPCR（实时定量PCR）等技术系统评估了从幼虫到幼鱼阶段的发育变化。

主要技术方法
研究采用斑马鱼胚胎暴露模型，设置梯度浓度（0/16/80/400 μmol/L）和双时间窗口（0-1.5 dpf/1.5-3.0 dpf）处理。通过体长、头眼面积等形态学参数定量发育抑制效应，结合阿尔新蓝-茜素红双染色观察软骨/骨组织变化，利用转录组分析和qPCR验证检测foxo3a、jak2a/stat3等通路关键基因表达。

研究结果

Effect of amoxicillin exposure on overall development
80-400 μmol/L阿莫西林导致4 dpf幼虫头体长度减少11.2%-23.5%，16 dpf幼鱼眼面积缩小18.6%。这种发育抑制呈现显著浓度依赖性，且晚期暴露对骨骼的影响更持久。

Design basis for exposure parameters
实验浓度基于制药废水实测数据（126-468 μmol/L）设定，时间窗口对应斑马鱼原肠期（早期）和体节形成期（晚期）两个关键发育阶段。

分子机制发现
早期暴露组软骨标志基因sox9a表达下调42%，foxo3a通路活性被显著抑制；晚期暴露组则发现骨钙素基因bglap表达降低37%，jak2a磷酸化水平下降61%，证实时间特异性通路调控差异。

结论与意义
该研究首次明确阿莫西林通过时空特异性机制干扰骨骼发育：早期通过抑制foxo3a（叉头框蛋白O3a）通路阻碍软骨形成，晚期通过阻断jak2a（Janus激酶2a）/stat3（信号转导和转录激活因子3）信号传导抑制骨化。这一发现不仅解释了临床观察到的子代骨骼异常现象，更为制定孕期用药指南和环境排放标准提供了分子靶点证据。值得注意的是，研究揭示即使低于制药废水浓度的80 μmol/L暴露仍可造成持续发育缺陷，这对环境风险评估具有警示意义。

这项发表于《Journal of Environmental Sciences》的成果，通过创新性地结合环境毒理学与发育生物学研究范式，为评估抗生素双重风险（临床用药与环境污染）提供了范式参考。未来研究可进一步探索foxo3a/jak2a通路调控网络作为早期预警生物标志物的可能性，并为开发减轻抗生素发育毒性的干预策略奠定基础。