阿苯达唑及其代谢物对斑马鱼（Danio rerio）胚胎的发育毒性

《Environmental Pollution》：Developmental toxicities of albendazole and its metabolites in zebrafish ( Danio rerio) embryos

　　

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  阿苯达唑（ABZ）引起的多系统毒性远大于其代谢物。
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  接触ABZ会严重干扰心脏的循环功能和收缩功能。
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  暴露于ABZ的胚胎表现出颅脑神经发生减少和早期运动活动减弱。
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  暴露于ABZ后，观察到凋亡标志物和凋亡现象的早期增加。
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  严重的系统炎症与焦亡标志物表达的上调同时发生。

引言

由病毒、细菌、蠕虫和昆虫引起的感染是农场动物发育迟缓、体重减轻和死亡的主要原因，因此病原体控制剂在畜牧和水产养殖業中被广泛使用（Ido等人，2025年；Sautier和Chiron，2023年）。在这些药剂中，苯并咪唑类化合物（包括阿苯达唑（ABZ）和甲苯达唑）被广泛用于控制牲畜和鱼类中的蠕虫感染，但它们的过度使用导致了某些蠕虫对抗虫药的耐药性的出现（Fissiha和Kinde，2021年；Kim等人，2024年），以及环境污染风险的增加（Belew等人，2021年；Navrátilová等人，2021年）。在蠕虫中，ABZ抑制微管蛋白聚合形成微管，破坏了细胞质中的微管结构，而目标微管蛋白位点的改变是ABZ抗性寄生虫（如（Mirzaei等人，2025年）和（Fleitas等人，2025年）产生抗性的主要机制。

在畜牧和水产养殖中使用ABZ是一个值得关注的问题，因为经常在环境样本中检测到其存在，据报道河水、沉积物和鱼类中的ABZ浓度较高（Belew等人，2021年；Ido等人，2025年）。此外，在韩国乌山市和釜山市的人类污水处理厂（HTP）进水中也检测到了ABZ，浓度为1100–6990 ng/L，而出水中浓度则在80至780 ng/L之间（Sim等人，2013年）。在同一研究中，乌山市和釜山市的牲畜废水处理厂（LWTPs）出水中也检测到ABZ，浓度为52–108 ng/L，而河水和海水样本中的浓度分别为38 ng/L和10 ng/L。

在斑马鱼（Danio rerio）胚胎中，ABZ在受精后144小时（hpf）就表现出毒性，LC₅₀值约为0.3 μmol/L（Carlsson等人，2011年）。其主要代谢物，如ABZ-磺氧化物、ABZ-砜和ABZ-2-氨基砜也进行了测试，但没有发现致命效应（Carlsson等人，2011年）。最近，使用基于预测环境浓度（PECs）的蒙特卡洛模拟评估了ABZ的环境风险。模拟区域的PEC为19,600 ng/L，风险商（RQ）计算值为1590（Belew等人，2021年）。鉴于这些发现，ABZ应被视为对水生环境具有高度风险的化学物质。

斑马鱼胚胎被广泛用于评估环境污染物的发育毒性（Cho等人，2023年；Hong等人，2024年；Kim和Lee，2023年），并且可以作为哺乳动物的替代品，在临床前开发阶段筛查致畸物质（van den Oetelaar等人，2025年）。此外，斑马鱼胚胎还被用于筛查具有环境相关性的化学物质的神经毒性，包括持久性有机化合物（Kim等人，2025年）和农药（Choe等人，2021年），使用的是经过改良的斑马鱼脑电图（EEGs）系统（Shin等人，2022年）。这种EEGs系统既适用于成年斑马鱼也适用于胚胎斑马鱼，适合在临床前开发阶段评估新的抗癫痫药物候选物，从而提供了哺乳动物模型的替代方案（Hemalata等人，2025年；Shin等人，2022年）。

已经研究了ABZ及其三种主要代谢物对斑马鱼胚胎的发育毒性。在受精后144小时（hpf），ABZ浓度为0.3 μmol/L（相当于80 μg/L）时观察到了头部和尾部的发育畸形（Carlsson等人，2011年），而所有代谢物在测试浓度下均无毒性（Carlsson等人，2011年）。通过应用代谢激活系统，显著降低了ABZ在斑马鱼胚胎中引起的发育毒性，这表明ABZ代谢为ABZ-磺氧化物、ABZ-砜和ABZ-2-氨基砜在消除ABZ环境污染中起着关键作用（Mattsson等人，2012年）。然而，这些研究并未完全阐明ABZ在斑马鱼胚胎中的发育毒性，因为仅探讨了表型畸形。因此，其对器官形态、发育和功能的影响仍不清楚，鉴于ABZ对斑马鱼胚胎的高急性毒性，迫切需要进一步的研究来填补这一知识空白。

本文使用斑马鱼胚胎评估了ABZ及其两种主要代谢物（ABZ-磺氧化物和ABZ-砜）的急性毒性，以便与先前的研究进行比较。急性毒性的评估指标包括致死效应、孵化率和多种表型变化，包括脊柱弯曲、心包水肿、卵黄水肿、眼区面积和体长。测量畸形后，通过测量心率来评估心脏功能，并使用Tg(cmlc2:EGFP)斑马鱼胚胎中的心肌特异性增强绿色荧光蛋白（EGFP）表达来检查心脏形态。此外，还通过RT-qPCR分析评估与心脏发育相关的基因表达，探讨心脏畸形与基因表达之间的关系。通过评估Tg(HuC:EGFP)胚胎中的神经元特异性EGFP表达来研究发育神经毒性，测量中脑和后脑区域、尾部卷曲频率以及、和的表达情况。最后，分别使用吖啶橙（AO）染色和表达中性粒细胞特异性EGFP的Tg(mpx:EGFP)胚胎来评估ABZ引起的凋亡和炎症反应。

章节片段

化学物质

在二甲基亚砜（DMSO；细胞培养级，Sigma-Aldrich）中准备了ABZ（CAS编号54965-21-8，Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯；类别编号PHR1281）、ABZ-磺氧化物（CAS编号54029-12-8，Tokyo Chemical Industry，日本东京；类别编号A3316；纯度>98%）和ABZ-砜（CAS编号75184-71-3，Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯；类别编号SMB00974；纯度>95%）的储备溶液，ABZ的浓度为10 mg/L，ABZ-磺氧化物的浓度为25 mg/L，ABZ-砜的浓度为50 mg/L。

用ABZ或其代谢物处理的胚胎的急性毒性和形态变化

在整个暴露期间，这三种化学物质在E3培养基中的浓度保持稳定，ABZ、ABZ-磺氧化物和ABZ-砜分别保持在6 hpf时测量浓度的99.8%、101.0%和101.8%（表S2）。斑马鱼胚胎的急性毒性分析显示，96 hpf时ABZ的LC₅₀为83.3 μg/L，而其代谢物ABZ-磺氧化物的LC₅₀显著更高，为24.7 mg/L（表S3）。相比之下，ABZ-砜没有引起明显的毒性变化。

用ABZ或其代谢物处理的胚胎的急性毒性和形态变化

斑马鱼胚胎中ABZ的LC₅₀值为83.3 μg/L，这与之前报道的24 hpf时ABZ的LC₅₀ 0.24 μM（相当于63.7 μg/L）相当（Carlsson等人，2011年）。相比之下，ABZ-磺氧化物的LC₅₀值为24.7 mg/L，大约是ABZ的300倍，表明其急性毒性显著较低。进一步氧化为ABZ-砜后，毒性更低，因为在高达……的浓度下未观察到胚胎死亡。

结论

许多苯并咪唑类抗蠕虫药物已知具有动物致畸性（Dayan，2003年），ABZ被美国食品药品监督管理局（FDA）归类为妊娠C类（Law等人，2010年）。然而，它在水产养殖和畜牧业的广泛和重复使用继续对该陆地和水生环境构成潜在风险。其在多个国家不同大陆记录的高环境浓度表明……

CRediT作者贡献声明

Sung-Eun Lee：写作 – 审稿与编辑，原始草稿撰写，可视化，验证，监督，资源提供，项目管理，方法学研究，资金获取，正式数据分析，数据管理，概念构思。Chaeeun Kim：可视化，软件使用，资源提供，方法学研究，数据分析，概念构思。Jongbok Choi：原始草稿撰写，可视化，验证，资源提供，方法学研究，数据分析，数据管理。

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

数据可用性

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利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益或个人关系：Sung-Eun Lee报告称设备、药物或用品由韩国国家研究基金会提供。如果有其他作者，他们也声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项工作得到了韩国国家研究基金会（NRF）的支持，该基金由韩国政府（MSIT）资助（项目编号2022R1A2C1092970）。

Junhee Son|Chaeeun Kim|Jongbok Choi|Sung-Eun Lee