淡水贻贝Dreissena polymorpha性腺中卡马西平与甲基汞的分子遗传毒性效应及生殖阶段特异性响应研究

为解决水环境中卡马西平(CBZ)和甲基汞(MeHg)的复合污染对水生生物生殖毒性的机制不明问题，研究人员以淡水贻贝Dreissena polymorpha为模型，通过彗星实验、蛋白质组学和靶向qPCR技术，揭示了两种污染物在性腺增殖期和成熟期诱导的氧化应激、能量代谢紊乱及DNA损伤等分子毒性通路的阶段差异性。研究发现MeHg单暴露的遗传毒性更显著，且生殖阶段显著影响生物标志物响应，为水生态风险评估提供了关键数据。

　　

水环境中药物和个人护理品(PPCPs)与重金属的复合污染日益严重，其中抗癫痫药物卡马西平(CBZ)和甲基汞(MeHg)因持久性、生物累积性及潜在生殖毒性备受关注。尽管两者已知通过神经毒性和氧化应激等途径产生危害，但其对水生无脊椎动物性腺的分子毒性机制，尤其是不同生殖阶段的影响差异仍不明确。淡水贻贝Dreissena polymorpha作为生态监测的指示物种，其滤食特性导致污染物富集，但性腺组织对污染物的响应研究仍存在空白。

法国国家科学研究中心（CNRS）等机构的研究团队在《Aquatic Toxicology》发表论文，通过整合多组学方法，首次系统揭示了CBZ与MeHg在贻贝雄性性腺中的阶段特异性毒性效应。研究选取增殖期（2月）和成熟期（6月）的个体，暴露于环境相关浓度（CBZ 5000 ng L^-1，MeHg 700 ng L^-1）24小时，采用彗星实验评估DNA损伤，qPCR检测抗氧化和能量代谢相关基因表达，并结合非标记定量蛋白质组学分析毒性通路。

主要技术方法

1. 组织学分析：通过Bouin固定和石蜡切片确定生殖阶段指数；

2. 污染物检测：LC-MS/MS测定CBZ，冷蒸气原子荧光光谱分析MeHg；

3. 分子终点：彗星实验量化DNA损伤（%尾DNA），RT-qPCR检测cat/gst等基因；

4. 蛋白质组学：基于鸟枪法的质谱分析，使用MASCOT软件匹配RNA-seq数据库。

研究结果

1. 生物累积与阶段差异

   CBZ在成熟期生物累积量显著高于增殖期（1.5倍），且与MeHg共暴露时进一步增加，提示MeHg可能促进CBZ吸收。MeHg累积无阶段差异，且不受CBZ影响。

2. 靶向响应特征

   增殖期：MeHg单/共暴露显著增加DNA损伤2.3倍和2.1倍，CBZ则下调cat（过氧化氢酶）和gst（谷胱甘肽-S-转移酶）表达；成熟期：CBZ反降低DNA损伤，靶标基因无显著变化，反映背景代谢水平掩盖污染物效应。

3. 蛋白质组学揭示通路差异

   增殖期：CBZ和MeHg分别特异性调控123和157个差异蛋白（DAPs），涉及PPAR信号通路（脂代谢）和碱基切除修复（DNA修复）；共暴露则激活细胞周期相关蛋白。成熟期：MeHg独特性调控210个DAPs，包括cAMP信号通路（生殖调控）和系统性红斑狼疮相关蛋白（炎症反应）。

4. 生殖毒性新证据

   所有暴露均调控精子发生相关蛋白（如肌球蛋白Va），CBZ影响纤毛运动通路，MeHg上调精子发生关联蛋白4，共暴露富集"多细胞生物繁殖"条目，证实二者对配子发育的干扰作用。

结论与意义

该研究首次阐明CBZ与MeHg在淡水贻贝性腺中呈现生殖阶段依赖的毒性模式：增殖期对遗传损伤更敏感，而成熟期因高基础代谢掩盖部分效应。MeHg单暴露的毒性强于共暴露，颠覆了既往其他器官的研究结论，凸显器官特异性评估的重要性。蛋白质组学发现的精子发生相关DAPs为开发生殖毒性标志物提供候选靶点。成果强调在生态监测中需结合生殖周期解读数据，并为混合污染物风险评估提供理论依据。