虹鳟鱼早期发育阶段对传统与新兴抗菌化合物的毒性响应及分子机制研究

研究人员针对抗菌化合物通过市政废水进入淡水系统可能影响水生生物的问题，开展了Triclosan（TCS）、Chloroxylenol（PCMX）和Methylisothiazolinone（MIT）对虹鳟鱼早期发育阶段的毒性与转录组效应研究。结果表明TCS和PCMX显著降低存活率（28天LC50分别为107和254 μg/L），并诱发颌骨畸形、脊柱弯曲等发育异常，同时通过EcoToxChip检测到55和25个差异表达基因（DEGs），涉及代谢、内分泌及生殖通路；MIT则未表现显著毒性。该研究为评估新兴抗菌剂的环境风险提供了关键数据。

　　

随着抗菌化合物在个人护理产品和消毒剂中的广泛应用，Triclosan（TCS）等传统抗菌剂因环境持久性和毒性被多国限制使用，而Chloroxylenol（PCMX）和Methylisothiazolinone（MIT）作为替代品用量激增。然而，这些化合物通过废水持续输入水体，对水生生物尤其是敏感早期发育阶段的潜在危害尚不明确。加拿大萨斯喀彻温大学（University of Saskatchewan）毒理学中心的研究团队在《Aquatic Toxicology》发表论文，首次系统比较了TCS、PCMX和MIT对虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）早期生命阶段的发育与分子毒性。

研究采用静态更新暴露系统，对刚孵化的虹鳟鱼幼体进行28天暴露（浓度0.39–400 μg/L），结合EcoToxChip RT-qPCR平台分析96小时转录组响应。关键方法包括：1）通过LC-HRMS验证暴露浓度；2）记录死亡率、畸形等表型终点；3）组织病理学检查鳃、肝脏和肠道；4）基于物种特异性EcoToxChip筛选差异基因并进行GO/KEGG通路注释。

3.1 暴露浓度
实测浓度显示TCS和MIT的暴露效率为30-60%和34-94%，PCMX则高达92-102%。最低浓度组因低于检测限，采用平均损失率推算。

3.2 生存率
TCS在241 μg/L时导致100%死亡（LC₅₀=107 μg/L），PCMX在384 μg/L时死亡率达77%（LC₅₀=254 μg/L），MIT无显著致死效应。

3.3 发育终点
TCS诱发90%个体出现颌畸形和水肿，PCMX引起脊柱畸形（3/90）和水肿（30/90），MIT无显著影响。体重、体长和游泳启动时间均未受化合物干扰。

3.4 组织病理学
虽未发现明显病变，但TCS最高浓度组鳃丝结构呈现缩短紧凑的形态学改变。

3.5 转录组分析
TCS和PCMX分别调控55和25个DEGs，共享19个基因涉及生殖、应激和代谢通路。VTG（卵黄蛋白原）、ESR1（雌激素受体1）等内分泌相关基因显著上调，而热休克蛋白α1（HSP-α1）下调。MIT仅引起3个DEGs且无通路富集。

该研究揭示TCS和PCMX通过干扰甲状腺信号、细胞周期和脂代谢通路导致发育缺陷，且PCMX表现出与TCS相似的分子毒性模式，提示其作为新兴内分泌干扰物的风险。EcoToxChip技术成功捕捉到早于表型变化的分子事件，为快速评估化学品危害提供了工具。尽管MIT在当前实验中毒性较低，但其异构体差异和长期效应仍需进一步研究。成果为监管机构权衡传统与替代抗菌剂的生态风险提供了科学依据，尤其对渔业资源保护具有重要指导意义。