联苯菊酯(FEN)与戊唑醇(TEB)复合暴露通过凋亡途径诱导日本青鳉早期发育阶段的内分泌与发育毒性

【字体: 时间:2025年07月07日 来源:Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology 3.9

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  本研究针对水生生态系统中农药复合污染的协同毒性问题,通过日本青鳉(Oryzias latipes)胚胎-幼体模型,系统评估了联苯菊酯(FEN, 3×10?3 mg/L)与戊唑醇(TEB, 1 mg/L)单一及复合暴露(1×10?3+0.1 mg/L)的发育毒性机制。研究发现FEN+TEB组合显著抑制孵化率、存活率与心率,诱发心包水肿/脊柱弯曲等畸形,通过上调促凋亡基因(bax/p53/caspase3)诱导细胞凋亡,并干扰下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)关键基因(cyp19a/cyp17等)表达。该成果为农药复合污染风险评估提供了重要分子证据。

  

水生生态系统正面临农药残留复合污染的严峻挑战。作为广泛使用的拟除虫菊酯类杀虫剂和唑类杀菌剂,联苯菊酯(fenvalerate, FEN)与戊唑醇(tebuconazole, TEB)在环境中的共存现象日益普遍,然而两者复合暴露对水生生物发育的协同毒性机制尚不明确。日本青鳉(Oryzias latipes)作为国际公认的模式生物,其胚胎发育透明、生命周期短的特点,为研究污染物对脊椎动物早期发育的影响提供了理想模型。

研究人员通过控制日本青鳉胚胎和幼体暴露于FEN(3×10?3 mg/L)、TEB(1 mg/L)及其复合组(1×10?3+0.1 mg/L),采用发育表型观察、心率检测、基因表达分析等技术手段,系统评估了两种农药的发育与内分泌干扰效应。

发育毒性表型分析
复合暴露组呈现显著的协同效应:孵化率降低23.5%,幼体存活率下降41.2%,心率减少18次/分钟。显微观察发现典型畸形包括心包水肿(发生率37%)、卵黄囊吸收延迟(52%)、脊柱弯曲(29%)及尾鳍发育缺陷(21%),这些表型与脊椎动物发育调控通路紊乱高度相关。

细胞凋亡机制解析
qPCR检测显示促凋亡基因bax表达上调2.1倍,肿瘤抑制因子p53激活1.8倍,凋亡执行者caspase3升高2.3倍。TUNEL染色证实凋亡细胞主要分布于神经管和体节区域,提示复合暴露可能通过线粒体途径干扰胚胎组织分化。

内分泌干扰效应
下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)关键基因呈现差异化调控:芳香化酶cyp19a表达抑制达60%,类固醇合成酶cyp17降低45%,促卵泡激素受体fshr和促黄体激素受体lhr分别下调35%和28%。值得注意的是,复合暴露特异性诱导类固醇合成急性调节蛋白star上调1.5倍,同时卵黄蛋白原基因vtg1/vtg2表达量下降至对照组的30%-40%,这种双向调控模式可能通过干扰雌激素信号通路导致性别分化异常。

该研究首次揭示FEN与TEB复合暴露通过协同激活凋亡通路和干扰HPG轴功能,导致日本青鳉发育畸形与生殖潜能下降。研究建立的低浓度复合污染评估模型,为制定水生生态系统农药混合暴露的安全阈值提供了科学依据。论文发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology 》期刊,对完善农药环境风险评估体系具有重要理论价值。

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