《Polar Biology》：Microscopic anatomy and histopathological observations in Antarctic rock cod (Trematomus bernacchii) collected from uncontaminated and contaminated sites
编辑推荐：
环南极南极岩鳕（Trematomus bernacchii）是南极沿岸水域重要的生物指示种（bioindicator species）。该物种关键器官的组织病理学改变（histopathological alterations）可指示人为影响和总体生态状况。作
环南极南极岩鳕（Trematomus bernacchii）是南极沿岸水域重要的生物指示种（bioindicator species）。该物种关键器官的组织病理学改变（histopathological alterations）可指示人为影响和总体生态状况。作为一种长寿底栖物种且具有较小活动范围，对Trematomus bernacchii的组织病理学和健康状况评估，适合识别其环境中污染物暴露导致的空间和时间变化及影响。来自东南极Davis站附近鱼类的鳃、肝、脾、肾和性腺等关键器官的代表性正常与异常组织学，被汇编为显微解剖（microscopic anatomy）和组织病理学观察资料集。鱼类采集于废水排放口300 m范围内，以及距任何明显人为输入或影响可达9 km的参考位点。在多个器官中识别出的亚致死组织学改变（sub-lethal histological alterations）表明排放口附近鱼类健康受损，为对污染响应提供了有力证据。熟悉“正常”基线（baseline）和常见病理变化可提高检测污染所致变化的能力，并减少主观观察和改变误判的机会。拥有用于组织样本比较评估的标准显微解剖和组织学观察，可减少与检查者主观性及经验差异相关的误差，并使南极整个沿岸区域种群之间、跨时间和空间尺度进行直接比较成为可能。组织病理学作为多证据生态风险评估（multiple-lines-of-evidence ecological risk assessments）关键组成部分的价值，在与量化环境中位点特异性影响总体严重程度的数值型组织学健康指数（histological health index, HHI）结合时得到进一步增强。
研究背景与问题：南极研究站产生的废水与市政废水相似，但更浓缩，含微量元素、石油产品、持久性有机污染物（persistent organic pollutants）、天然有机废物（如人排泄物）、生物污染物（如Escherichia coli）和微塑料（microplastics）。这些污染物可对接收环境生物造成毒理学和病理学影响，有机废物增加还可提高生物需氧量并降低溶解氧。《南极条约环境保护议定书》（Protocol on Environmental Protection to the Antarctic Treaty，马德里议定书）要求缔约国以不损害当地环境的方式排放废水。管理挑战在于识别排放对海洋生态系统的可能不利影响。此前南极影响评估主要利用大型底栖群落（macrobenthic communities）识别污染与参考位点差异，但纳入Trematomus sp等高营养级捕食者（higher order predators）已被认为是南极不同站环境评估的重要部分。南极岩鳕（Trematomus bernacchii）是环南极海洋沿岸水域生物指示种（bioindicator species，用于反映环境状况的生物），为长寿底栖鱼，活动范围约500 m，可通过水体、食物和沉积物多途径暴露，其组织病理学（histopathology，显微水平组织结构和细胞异常变化的研究）改变可指示人为影响和总体生态状况。关键器官包括鳃、肝、脾、肾和性腺，其形态改变与鱼健康负面效应相关。然而，该物种此前缺乏正常与异常细胞和组织的比较显微解剖（microscopic anatomy，组织显微结构）及组织病理学资料。因此，研究人员开展本研究，汇编Davis站附近鱼关键器官正常与异常组织学观察，以建立参考基线。
研究开展与意义：研究人员从东南极Davis站废水排放口300 m内及距明显人为输入或影响达9 km的参考位点采集鱼类，汇编鳃、肝、脾、肾和性腺的代表性正常与异常组织学观察。结果显示，排放口附近鱼多个器官出现亚致死（sub-lethal，不直接致死但影响健康）组织学改变，表明健康受损，并为对污染响应提供强证据。该研究意义在于：熟悉“正常”基线和常见病理可提高检测污染所致变化的能力，减少主观观察和误判；标准显微解剖和组织学观察可降低检查者主观性和经验差异所致误差，支持南极沿岸种群跨时间和空间直接比较；组织病理学作为多证据生态风险评估（multiple-lines-of-evidence ecological risk assessments）关键组成部分，与量化位点特异性影响严重程度的数值型组织学健康指数（histological health index, HHI）结合时价值进一步增强。
关键技术与方法：样本属于Corbett et al.更广泛污染物梯度项目子集。20尾成鱼来自Davis站废水排放口300 m内，20尾来自排放口南北9 km两个参考点，5–10 m深度以诱饵箱和钓线采集；污染暴露经相对于非污染参考点升高的δ
15N稳定同位素浓度确认。安乐死后取左侧第二鳃弓、肝远端尖、脾远端尖、头肾和尾肾、性腺近端尖，10%海水缓冲福尔马林固定，乙醇系列脱水，Histolene?透明，石蜡包埋，切片至4 μm，H&E（haematoxylin and eosin，苏木精-伊红染色），DPX封片，光学显微镜100–400×观察。
研究结果：
鳃（Gills）：参考位点鳃组织改变轻微；排放口附近鱼类鳃小片出现增生反应，上皮和黏液细胞数量增加，次级鳃小片部分至完全融合，阻碍水流和气体交换；水肿致上皮与鳃小片分离，毛细血管破裂出血形成血肿；X细胞病（X-cell disease，寄生虫感染）明显，导致次级鳃小片融合；可见原发和次级鳃小片分叉。结论：鳃对废水暴露反应显著。
肝（Liver）：参考位点肝组织改变轻微；所有位点均见脂质沉积（lipidosis）且无显著差异；排放口附近鱼肝实质出现退行性改变，包括脂肪变性（steatosis）、多灶性肉芽肿（granuloma）、囊肿、坏死（necrosis）、嗜酸性颗粒细胞炎症、纤维化（fibrosis）和凝血性坏死（coagulative necrosis）。结论：肝显著改变，可能与废水中化学和病原污染物暴露有关。
脾（Spleen）：所有位点脾组织改变轻微；排放口最近鱼中黑色素巨噬细胞中心（melanomacrophage centres, MMC，含黑色素巨噬细胞的免疫相关聚集）增加。结论：脾细胞改变相对较少，但免疫相关MMC增加。
肾（Kidney）：参考位点头肾和尾肾改变轻微；排放口附近部分个体头肾出现弥漫性坏死，尾肾小管广泛阻塞、变形和退化性液化性坏死（liquefactive necrosis）。结论：部分个体肾组织坏死，可能影响造血和渗透调节排泄功能。
性腺（Gonad）：参考位点睾丸或卵巢改变轻微；两性均处于早期性腺成熟阶段，缺乏成熟阶段，并有产卵证据；Davis站鱼组织学改变有限；部分个体睾丸生精小管纤维组织增厚；仅在污染位点卵巢出现卵母细胞闭锁（atresia，卵母细胞退化吸收），表现为发育中卵母细胞变性和坏死。结论：性腺改变总体轻微，但污染位点可见睾丸纤维化和卵巢闭锁。
讨论总结：本研究首次提供T. bernacchii关键器官参考组织学指南，将健康个体器官与影响位点常见病理改变对比，用于诊断疾病和健康受损。观察涵盖循环障碍（出血和水肿）、退行性改变（坏死）、闭锁和纤维化、进展性改变（增生和肥大）、炎症和广泛寄生虫感染，未见良性或恶性肿瘤。鳃和肝相对正常组织改变最明显。鳃病变影响气体交换，X细胞病在所有位点可见，McMurdo站研究提示近污染增加，可能反映疾病抵抗力降低或病原暴露。肝坏死、肉芽肿、囊肿和炎症，纤维化与慢性或重复损伤有关，所有改变可能归因于废水排放相关化学和病原污染物。肾组织敏感性与其他关键器官类似，坏死可能降低造血和渗透调节排泄。性腺在Davis站春季10–11月短产卵窗口，早期成熟卵母细胞存在而成熟卵母细胞缺失，表明成熟卵母细胞已释放；预卵黄发生和皮质肺泡阶段闭锁可能反映能量保存或病原/细胞毒应激，缺氧亦为潜在环境风险。建议参考Wolf et al.等关于误诊和鱼类尸检手册，使用图像处理软件量化，并通过半定量比较和HHI评估病理重要性。该观察集应与环境化学和半定量HHI结合，用于直接定量比较和长期监测，适用小规模站点至全南极沿岸综合评估，减少检查者主观性并作为早期生物标志物。
研究结论部分翻译：本研究开发的显微解剖和组织病理学观察集建议与T. bernacchii的环境化学和半定量组织学健康指数（HHI）联合使用，以便在原位调查中直接进行定量比较和长期监测鱼类健康。这些工具适用于小规模野外地点的特定评估，直至南极沿岸水域鱼类健康的广域综合评估，包括初始风险评估筛查和长期监测计划。该观察集提供的正常与异常组织结构参考图像可减少检查者之间的主观性，并允许研究之间比较。显微解剖和组织病理学观察集与定量组织学健康指数结合，为该重要鱼类关键器官组织病理学改变提供了重要证据线，并可作为环境影响早期指标（即生物标志物）。在细胞水平观察到的影响，为原位人为活动和污染物暴露的多证据环境影响与风险评估提供了有价值的纳入内容。
