《Communications Biology》：Mercury contamination impairs the hypothalamic-pituitary-adrenal axis of a neotropical caiman
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应激事件后调节皮质酮释放的能力是维持体内稳态并确保对环境变化作出适应性反应所必需的生理灵活性的重要组成部分。研究表明，血液汞（Hg）浓度升高的野生平额凯门鳄在标准化应激测试中表现出峰值皮质酮水平降低，提示其最大应激反应受到抑制。Hg血液浓度与皮质酮反应性呈负相
应激事件后调节皮质酮释放的能力是维持体内稳态并确保对环境变化作出适应性反应所必需的生理灵活性的重要组成部分。研究表明，血液汞（Hg）浓度升高的野生平额凯门鳄在标准化应激测试中表现出峰值皮质酮水平降低，提示其最大应激反应受到抑制。Hg血液浓度与皮质酮反应性呈负相关，表明下丘脑-垂体-肾上腺轴功能受损。这些结果证明，环境Hg污染与应激反应性和生理灵活性的降低相关，这可能限制了受Hg污染个体应对新型环境应激源的能力。研究人员发现，糖皮质激素受体中一个对甲基汞敏感的半胱氨酸在脊椎动物中高度保守，提示Hg影响糖皮质激素信号传导存在共同的分子机制。鉴于热带生态系统中Hg污染的普遍性，这些发现强调了Hg作为鳄目动物内分泌干扰化学物质的作用。
一、研究背景与科学问题
环境污染是全球变化中威胁野生动物最紧迫的因素之一，已被列为导致生物多样性丧失的第三大驱动因素。汞（Hg）污染因其对生物体的高毒性而成为全球性的生态系统威胁。自前工业化时代以来，现代化石燃料技术导致大气Hg水平较自然基线上升了300%至500%。手工和小规模黄金开采（ASGM）活动是Hg污染的主要来源之一，每年消耗超过2000吨Hg，在南美洲和撒哈拉以南非洲地区占Hg排放量的80%以上，占全球大气Hg排放量的38%。
历史上，Hg对野生动物的毒性研究主要集中在鱼类、鸟类和哺乳动物，而爬行动物尤其是鳄目动物长期被忽视。鳄目动物常栖息于ASGM活动猖獗的区域，主要通过食物链暴露于高浓度Hg污染。尽管鳄目动物已在地球上生存超过2亿年，但根据IUCN红色名录，现存26种鳄目动物中超过三分之一正面临灭绝威胁。由于鳄目动物寿命长，易在数十年间生物累积Hg，因此它们是理解Hg对爬行动物内分泌系统慢性影响的关键物种。Hg已被认定为一种内分泌干扰化学物质（EDC），可干扰脊椎动物生殖系统，其中下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴是重要的靶点之一。HPA轴对于应激管理和行为灵活性至关重要，其功能受损可导致免疫功能抑制、激素失衡、繁殖活动减少及适合度下降。
然而，关于Hg对自由放养鳄目动物HPA轴功能影响的研究极为有限。此前仅在圈养模式生物中观察到Hg暴露导致皮质酮（CORT）反应降低，尚缺乏在自然热带生态系统中直接测量Hg暴露下CORT反应的现场研究。因此，研究人员在法属圭亚那选取从原始雨林到ASGM影响地点的采样梯度，以平额凯门鳄（Paleosuchus trigonatus）为研究对象，系统评估环境Hg污染对其HPA轴应激反应的影响。
二、研究内容与主要结论
本研究首次在自然热带生态系统中直接测量了Hg暴露下野生鳄目动物的CORT应激反应。研究人员对20只成年和亚成年平额凯门鳄进行了标准化连续采血应激测试，在捕获后<3-5分钟（T0）、15分钟（T15）、30分钟（T30）和60分钟（T60）四个时间点采集血液样本，分别测定红细胞中的总Hg（THg）浓度和血浆中的CORT水平。
研究发现，不同Hg污染水平群体间的基线CORT水平无显著差异，但Hg污染个体的最大应激反应峰值显著降低。线性混合效应模型显示，Hg浓度与CORT水平在T60时间点呈显著负相关（β=-20.009，p<0.001），而在T0、T15和T30时间点无显著关联。按Hg浓度将个体分为低（<0.5 μg.g-1）、中（0.5-1 μg.g-1）和高（>1 μg.g-1）三组后，重复测量方差分析表明，低和中Hg组CORT水平随时间显著升高，而高Hg组的CORT水平在整个应激测试期间无显著变化。在T60时间点，高Hg组的CORT浓度显著低于低Hg组和中Hg组。应激反应幅度（?CORT=T60-T0）与血液Hg浓度呈显著负相关（R2=0.398，p=0.003），Hg污染最严重的个体其?CORT比Hg浓度最低的个体低100倍以上。
此外，系统发育分析表明，人类糖皮质激素受体（GR）配体结合域（LBD）中对甲基汞敏感的半胱氨酸（Cys736）在包括鳄目动物在内的脊椎动物中高度保守，提示Hg可能通过共同的半胱氨酸介导机制影响糖皮质激素信号传导。
三、关键技术方法
本研究采用了以下主要技术方法：在法属圭亚那多个采样点（包括原始雨林和ASGM影响区域）于2023年11月至2024年6月间采集20只平额凯门鳄样本；采用标准化捕获和处理作为统一应激源进行连续采血；使用直接汞分析仪（DMA-80 evo III）通过原子吸收光谱法定量红细胞中的总Hg浓度，并以TORT-3标准参考物质进行质量控制；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒（Arbor Assays DetectX?）定量血浆CORT水平，通过液液萃取进行样品前处理；使用线性混合效应模型和重复测量方差分析进行统计推断；通过蛋白质BLAST和tBLASTn搜索收集21个物种的GR蛋白序列，利用COBALT进行多序列比对并构建系统发育树。
四、研究结果
Hg对CORT水平的影响：线性混合效应模型显示，Hg浓度对CORT水平无显著主效应（p=0.986），但时间与Hg浓度的交互作用在T60时间点显著（β=-20.009，p<0.001），表明Hg对应激诱导的CORT升高具有显著的抑制作用。
Hg分组比较：重复测量方差分析显示，组别效应不显著（p=0.083），时间效应显著（p<0.001），组别与时间的交互作用显著（p<0.001）。低Hg组和中Hg组的CORT水平在T30和T60时间点较基线显著升高，而高Hg组在整个测试期间CORT水平无显著变化。
组间差异与?CORT：在T0、T15和T30时间点，三组间CORT水平无显著差异；但在T60时间点，高Hg组的CORT浓度显著低于低Hg组和中Hg组。?CORT与血液Hg浓度呈显著负相关，表明Hg污染直接削弱了个体应对应激事件的生理灵活性。
GR保守性分析：Hg敏感半胱氨酸Cys736在人类GR-LBD中位于配体结合位点附近，其汞化可部分阻断地塞米松与配体结合位点的接近。该半胱氨酸在包括鳄目动物在内的21个物种GR直系同源物中高度保守，18个功能性残基在大多数物种中均被识别为保守，提示Hg干扰GR信号传导的分子机制在脊椎动物中具有普遍性。
五、讨论与结论
本研究表明，环境Hg污染与凯门鳄HPA轴功能下调显著相关，Hg浓度升高导致应激反应幅度降低，削弱了个体应对新型应激源的生理适应能力。Hg可能通过汞化GR-LBD中高度保守的Cys736半胱氨酸残基，干扰GR与内源性糖皮质激素的结合，从而抑制GR信号传导，这为Hg作为内分泌干扰物影响HPA轴提供了分子机制解释。
值得注意的是，本研究中观察到HPA轴改变所对应的Hg浓度（0.317-1.982 μg.g-1）相对较低，且处于全球其他鳄目物种报道的范围内。例如，加蓬中非狭吻鳄（Mecistops leptorhynchus）血液中已检测到高达11 μg.g-1的Hg浓度。这意味着即使远离ASGM区域的鳄目动物也可能已面临Hg诱导的生理损伤风险。
鳄目动物世代时间较长，自前工业化时代以来仅经历约5个世代，这使得Hg污染的慢性影响难以在短期内被检测到。本研究结果凸显了Hg污染对鳄目动物HPA轴的敏感性影响，强调了ASGM活动对该类群的危害，并彰显了对长寿类群进行研究以理解环境污染物慢性效应的重要价值。鉴于HPA轴在调节日常行为和繁殖活动中的关键作用，Hg诱导的应激反应能力下降可能对凯门鳄个体生存和种群存续构成多重威胁。
