《Fish Physiology and Biochemistry》：Hepatic response of male Astyanax lacustris (Characiformes: Characidae) to long-term exposure to elevated water temperatures
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近几十年来，由于人为活动的影响，全球平均气温显著升高。在水生环境中，温度升高作为主要的热应激源，影响鱼类的生长与发育。然而，关于温度升高对具有水产养殖重要性的物种Astyanax lacustris肝脏组织的影响，目前知之甚少。因此，本研究考察了高温（32 °
近几十年来，由于人为活动的影响，全球平均气温显著升高。在水生环境中，温度升高作为主要的热应激源，影响鱼类的生长与发育。然而，关于温度升高对具有水产养殖重要性的物种Astyanax lacustris肝脏组织的影响，目前知之甚少。因此，本研究考察了高温（32 °C）及暴露时长对A. lacustris肝脏组织病理学的影响。研究人员将40尾雄性个体置于循环水养殖系统中，设置两个温度（26 °C和32 °C），并在暴露30天和210天后进行评估。白细胞浸润（leukocyte infiltration）、细胞质空泡化（cytoplasmic vacuolization）和充血（hyperemia）等组织病理学改变的发生频率较低，且与暴露时间和温度升高均相关。血管淤血（vascular congestion）是一种可能损害肝功能的较严重状况，其与温度升高无直接关联，但与繁殖期相关。组织病理学指数显示，26 °C暴露30天后出现轻度至中度损伤，而其余各组均保持正常肝功能。总体而言，病变的低发生率与低严重程度表明，A. lacustris在循环水系统中暴露于高达32 °C的温度时能够维持肝脏完整性。这些发现提示该物种对升温条件具有一定程度的肝脏耐受性（hepatic resilience），尽管更长时间的暴露可能增加组织改变的风险，这凸显了在气候变化情景下开展进一步研究的必要性。
研究背景与问题
近几十年来，人为活动导致全球平均气温显著升高。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的预测，全球温度到2040年将升高约1.5 °C，到2100年将升高3.3–5.7 °C（取决于未来温室气体排放情景）。在水生环境中，温度升高作为热应激源影响鱼类的生长与发育，并可能通过影响水质和鱼类生理而影响水产养殖的生产力与可持续性。鱼类作为变温生物，各物种均有其生存的最适温度范围（新热带物种一般为22–28 °C），超出该范围可引发生理应激和死亡率上升。Characidae科鱼类因生理活动水平较高、代谢率较高，对环境温度升高更为敏感；对活跃物种而言，维持活跃代谢所需的高能量消耗可能限制其应对温度变化可用的能量。
Astyanax lacustris（曾描述为Astyanax altiparanae）因适应性强、适合养殖条件，被广泛用于水产养殖并作为实验模型。该物种属Characidae科，体型小、适应不同生境能力强、繁殖快，被视为营养泛化种。已有研究显示，温度可通过增强抗氧化防御影响该物种的肝脏代谢，其养殖的理想温度为26–28 °C。然而，迄今尚无关于高温条件下该物种肝组织组织学改变的描述。肝脏组织学评估可反映个体对环境变化的代谢状态，且肝功能障碍可能损害鱼类生长与繁殖，因为肝脏承担胆汁生成、糖原储存、血浆蛋白合成、有害物质解毒以及脂类、碳水化合物和蛋白质代谢等基本功能。基于IPCC的全球升温预估，研究人员提出假设：暴露于32 °C会诱导肝组织组织学改变，且这些改变的发生频率随暴露时长增加而升高；具体预期观察到与能量需求和代谢增加以及抗氧化反应增强相关的改变，包括细胞质空泡化、白细胞浸润、细胞边界丧失、肝细胞形状不规则、核移位和肝细胞变性。
研究开展与结论
研究人员对维持在最佳温度（26 °C）与暴露于高温（32 °C）30天和210天的个体肝脏组织进行表征与组织学评估，并与实验开始时取样的个体进行比较，同时计算并比较肝体指数（HSI）和性腺体指数（GSI），考虑肝脏在繁殖中的作用。研究结果表明，暴露于32 °C的鱼出现肝组织组织学改变，证实了假设；但仅观察到白细胞浸润、细胞质空泡化、血管淤血和充血，均发生频率低，且无肝组织功能受损的证据。改变的发生频率和严重程度均较低，表明A. lacustris在循环水系统中暴露于高达32 °C的温度达210天不会导致肝组织功能受损。从应用角度看，这些发现表明A. lacustris可在受控循环水养殖系统中耐受高温而不使肝功能超负荷；但观察到的趋势提示，长时间暴露可能导致更明显的改变，特别是在热应激与其他环境或生理因素叠加的条件下，因此自然生态系统未来的升温情景可能带来更大风险，凸显了在评估气候变化对鱼类健康和水产养殖可持续性影响时开展长期评估的重要性。
关键技术方法
研究以来自巴西圣保罗州立大学（UNESP）水产养殖中心的A. lacustris雄性标本为对象，在循环水系统中设置对照（26 °C）与处理（32 °C）两组，于暴露30天和210天后取样，并设初始取样。采用肝组织石蜡包埋切片与苏木精-伊红（H&E）染色进行一般组织学评估；以过碘酸-雪夫（PAS）法检测糖原，以苏丹黑B（Sudan Black B）染色检测脂质；按五级标准量化组织学改变的发生率与分布，并按三级严重程度分类；计算肝体指数（HSI）与性腺体指数（GSI），采用方差分析（ANOVA）及Tukey事后检验比较，并运用主成分分析（PCA）评估组织学改变与指数、暴露时长、温度及个体体重之间的关系。
研究结果
肝脏组织表征：通过组织学观察得出，A. lacustris肝组织由肝细胞、窦状毛细血管、肝内胰腺（肝胰腺）、门管区（门管间隙）、胆管和血细胞组成；肝细胞呈索状排列，具中央核、明显核仁和均质细胞质，周围为从中央静脉辐射状分布的不规则扩张窦状毛细血管；门管区由门静脉、肝动脉和胆管构成；胆管以上皮为单层立方上皮，存在与门管区相关联及孤立两种形式，与其他真骨鱼类描述一致。
肝脏改变：通过组织学评估得出，I期改变包括白细胞浸润、细胞质空泡化和充血，II期改变包括血管淤血；总体发生频率低，被归类为缺失或罕见存在，未观察到III期严重改变。白细胞浸润除32 °C暴露210天组外各组均缺失，总体随暴露时长增加而升高，210天组数值较高；细胞质空泡化除32 °C暴露210天组（罕见存在）外各组均缺失，这些空泡可被苏丹黑和PAS染色，表明含脂质与糖原；充血在多数组缺失，但在32 °C暴露210天组更常见，并随暴露时长增加；血管淤血在实验开始时缺失、其他组罕见存在，26 °C暴露210天组略高，提示其与温度升高无直接关联。肝体指数在实验开始时略有升高，随后随暴露期下降，最高值见于26 °C暴露30天组，但仅在暴露期上检出显著差异（初始取样与其他时期之间）；性腺体指数最低值见于32 °C暴露210天组、最高值见于30天组，仅在暴露期上检出显著差异（30天与其他时期之间），组间及交互作用均无显著差异。主成分分析显示前两个轴解释总变异的51.8%（PC1为32.3%，PC2为19.5%）：PC1主要沿细胞质空泡化与性腺体指数（正侧）对血管淤血与白细胞浸润（负侧）的梯度分离个体，30天组（尤其32 °C）多位于正侧，210天组分布较广、部分位于负侧，体重较大个体更多见于负侧；PC2主要受充血与肝体指数影响。总体而言，充血和血管淤血等血流改变与繁殖周期相关的指数（HSI、GSI）相关联，而细胞质空泡化明显与温度升高和暴露时长增加相关。
讨论与结论
讨论部分总结如下：肝组织学表征所见的肝细胞、窦状毛细血管、肝内胰腺、门管区和胆管是器官功能的基础，与其他真骨鱼类描述一致，支持营养同化、胆汁生成、解毒和代谢稳态等关键肝功能。研究人员原预期观察到细胞质空泡化、白细胞浸润、细胞边界丧失、肝细胞形状不规则、核移位和肝细胞变性等改变，但实际仅观察到白细胞浸润、细胞质空泡化、血管淤血和充血，均频率低且无肝功能受损证据；较高的性腺体指数（繁殖周期指标）与细胞质空泡化和充血相关，提示这些改变可能与繁殖期血流变化有关。白细胞浸润在210天组（尤其32 °C）更常见，反映炎症反应和组织超敏反应，可能与热应激有关；细胞质空泡化在32 °C暴露210天组更常见，因本研究投喂受控，其低频率提示并非由摄食过量驱动，而可能由高温相关的代谢紊乱（肝葡萄糖水平升高、脂质代谢受扰导致脂质与糖原在细胞质空泡中蓄积）解释；充血在32 °C暴露210天组更常见，可能代表对环境应激源（如高温）的适应性反应，但PCA中充血与HSI、GSI的关联提示其也可能与繁殖期相关；血管淤血与温度或暴露时长无明确关系，30天后已低频率存在，强化了其与繁殖过程而非热应激的关联——繁殖期雄性鱼类肝脏血流量增加是支持精子发生和精浆成分产生高能量需求的基本生理反应，而A. lacustris的繁殖期为9月至次年3月底，与本实验期重合。肝体指数的差异提示操作应激和初期圈养等因素可能影响其数值，肝脏作为高度敏感的器官对环境变化反应迅速。研究结论部分译为：正如假设所预测，A. lacustris的肝脏在高温（32 °C）和延长暴露下表现出组织学改变频率增加；细胞质空泡化、白细胞浸润和充血随暴露时长增加，表明对热应激的渐进性生理反应；然而，这些改变的低频率和轻度严重程度表明，暴露于32 °C长达210天不会导致肝组织功能受损。从应用角度看，这些发现表明A. lacustris可在受控循环水养殖系统中耐受高温而不使肝功能超负荷；尽管如此，观察到的趋势凸显长时间暴露可能导致更明显的改变，特别是在热应激与其他环境或生理因素叠加的条件下；因此，自然生态系统未来的升温情景可能带来更大风险，强化了在评估气候变化对鱼类健康和水产养殖可持续性影响时开展长期评估的重要性。
