福岛树蛙生物能量代谢对长期环境放射性暴露的响应机制研究

本综述系统阐述了福岛核事故后放射性污染对树蛙（Dryophytes leopardus）生物能量代谢的长期影响。研究通过分析剂量率梯度下肌肉与肝脏组织的代谢酶活性（CS/COX/LDH），揭示辐射诱发线粒体功能失调（TCA循环受损）及能量代谢重编程（有氧/无氧代谢失衡）的机制，为评估电离辐射（IR）对野生动物的慢性生态毒理效应提供关键证据。

　　

Highlight

剂量率对生理状况指标的影响

研究对象的电离辐射剂量率（ITDR）范围从0.007 μGy h^-1到6.050 μGy h^-1（表S1）。数据显示，蛙类的体况指数（BCI）和肝体指数（HSI）与ITDR呈显著正相关（BCI: r = 0.19, P = 0.004；HSI: r = 0.17, P < 0.01；图2），表明辐射暴露可能引发生理适应机制。

ITDR对器官酶活性的差异化调控

研究发现ITDR与肝脏和躯干肌肉中的多种酶活性显著相关（图3；表S2）。在肝脏中，ITDR升高与乳酸脱氢酶（LDH）活性及LDH/柠檬酸合成酶（CS）比值呈正相关，而与CS和细胞色素c氧化酶（COX）活性呈负相关。相反，在躯干肌肉中，ITDR与CS和COX活性正相关，而与LDH活性或LDH/CS比值无关。

讨论

本研究评估了福岛核事故11年后，长期电离辐射（IR）暴露对繁殖期雄性树蛙能量代谢的影响。我们首先检测了IR对生物计量特征（包括BCI和HSI）的影响，继而分析肝脏和躯干肌肉（两个关键代谢组织）的酶活性，并通过同位素分析探索资源利用的潜在变化。

在肝脏中，我们观察到CS活性显著下降和LDH活性上升，表明有氧代谢减弱而无氧代谢增强。这种代谢转换可能与三羧酸循环（TCA循环）功能障碍有关，类似于实验室研究中观察到的高剂量辐射效应。躯干肌肉则表现出CS和COX活性增强，提示有氧代谢能力提升，这可能与鸣叫行为的高能量需求相适应。稳定同位素分析未发现营养位置或资源利用的显著变化，说明代谢改变更可能直接源于辐射暴露而非饮食差异。

结论

我们的研究结果表明，福岛地区长期低剂量电离辐射暴露与繁殖期雄性树蛙（Dryophytes leopardus）的特定生理变化相关。躯干肌肉中ITDR与有氧代谢增强一致，符合鸣叫活动的高能量需求；而肝脏中有氧代谢下降，并通过无氧途径代偿，反映出TCA循环可能受损。这些发现强调了慢性辐射暴露对关键能量代谢途径的持续影响，需进一步研究其对野生动物种群适应性和进化轨迹的长期生态后果。