微塑料与杀螟硫磷共暴露对尼罗罗非鱼的复合毒性效应:生长抑制、血液学改变、组织病理损伤及免疫抗氧化基因表达调控

【字体: 时间:2025年07月28日 来源:Journal of Hazardous Materials Advances 5.5

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  针对水生环境中微塑料(MP)与农药共污染日益严重的问题,本研究首次系统评估了聚酰胺微塑料(PA-MP)与有机磷农药杀螟硫磷(Sum)对尼罗罗非鱼的复合毒性效应。通过42天暴露实验发现,10 mg/L PA-MP与0.3 mg/L Sum共暴露导致生长性能(FBW、SGR)显著降低,诱发贫血(Hb↓8.55 g/dL)和高血糖(Glu↑96.67 mg/dL),引起鳃丝退化(CSL+++)和肠上皮脱落(DEL+++),并显著上调促炎因子TNF-α/IFN-γ表达而抑制抗氧化基因SOD。研究为水产养殖污染物协同毒性机制提供了新证据。

随着全球塑料产量突破3.6亿吨/年,微塑料污染已成为威胁水生生态系统的"隐形杀手"。更令人担忧的是,这些直径<5mm的塑料颗粒在环境中会吸附农药等污染物,形成"复合毒弹"。在孟加拉国这样的水产养殖大国,纺织业排放的聚酰胺微塑料(PA-MP)与农业径流中的杀螟硫磷(Sumithion)在河流中"不期而遇",对重要经济鱼种尼罗罗非鱼构成未知威胁。这种鱼是全球产量第二的养殖鱼类,年产值超百亿美元,其健康生长直接关系着数千万渔民的生计。

针对这一重大环境健康问题,孟加拉农业大学渔业管理系的研究人员开展了一项创新性研究。他们设计42天暴露实验,设置10 mg/L PA-MP、0.3 mg/L Sum及共暴露组,系统评估了从宏观生长到分子层面的毒性效应。相关成果发表在环境科学领域权威期刊《Journal of Hazardous Materials Advances》上,为水产污染物协同毒性机制研究提供了重要范式。

研究采用多组学联用策略:通过生长性能测定评估生理影响;借助血细胞形态学分析揭示遗传损伤;采用H&E染色进行鳃和肠道组织病理半定量评分;运用qRT-PCR技术检测肝脏中IL-1β、TNF-α等免疫基因和SOD、CAT抗氧化基因的表达变化。所有实验均设3个生物学重复,数据经SPSS 21进行ANOVA-DMRT检验。

生长性能结果显示,共暴露组终末体重(35.40±2.45 g)较对照组下降23%,特定生长率(SGR)仅1.02%/天,证实两种污染物具有生长抑制协同效应。饲料转化率(FCR 1.49)显著升高,暗示代谢能量分配紊乱。

血液学分析发现"双重打击"现象:血红蛋白(Hb)降至8.55 g/dL,而血糖(Glu)飙升至96.67 mg/dL。红细胞核异常检测中,共暴露组核固缩(karyopyknosis)发生率(1.28%)是对照组的4.3倍,核桥(nuclear bridge)等指标同步上升,证实遗传物质受损。

组织病理结果显示"靶器官特异性损伤":鳃组织出现次级鳃丝退化(DSL++)和氯细胞增生(HCC++);肠道表现为柱状上皮退化(DEC+++)和绒毛断裂(BV++)。半定量分析显示,共暴露组50%以上切片出现严重病变。

分子机制研究发现"免疫-抗氧化轴失衡":促炎因子TNF-α和IFN-γ表达分别上调2.1倍和1.8倍,而抗炎因子IL-1β下调57%。抗氧化防御系统中,SOD表达显著抑制,但CAT变化不显著,提示超氧化物歧化酶是氧化应激的关键靶点。

这项研究首次揭示PA-MP与Sumithion通过"载体-毒物"协同作用放大毒性:微塑料作为农药载体促进生物富集,二者共同诱发氧化应激风暴,导致"红细胞损伤-组织炎症-生长抑制"的级联反应。研究为制定水产养殖污染物阈值标准提供了科学依据,提示现行单一污染物风险评估体系亟待改进。特别值得注意的是,10 mg/L PA-MP浓度虽高于当前环境检测值,但考虑到微塑料的持续累积特性,该研究为未来20-30年的生态风险提供了预警数据。

从转化应用角度看,研究发现鳃和肠道是复合污染的关键靶器官,这为开发特异性生物标志物监测体系指明了方向。此外,TNF-α/SOD表达比可作为评估复合污染程度的分子指标,这对发展快速水产安全检测技术具有重要价值。该成果不仅对东南亚水产养殖区具有直接指导意义,其揭示的"微塑料-农药"协同作用机制也为全球水生生态风险评估提供了新框架。

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