《Marine Pollution Bulletin》：Polystyrene microplastics impair skeletal development in zebrafish: Biphasic toxicity and comparison with marine medaka
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•聚苯乙烯微塑料主要积聚在斑马鱼的鳃、肝脏和肠道中•行为会出现两阶段变化：14天时过度活跃，28天时活动减少•聚苯乙烯微塑料会引发脊椎软骨基质降解及骨骼畸形•Runx2-Sp7轴及成软骨基因的失调是导致骨骼毒性的原因•跨物种比较显示存在共有的以及特定物种的骨骼毒性引言微塑料在水生
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聚苯乙烯微塑料主要积聚在斑马鱼的鳃、肝脏和肠道中
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行为会出现两阶段变化：14天时过度活跃，28天时活动减少
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聚苯乙烯微塑料会引发脊椎软骨基质降解及骨骼畸形
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Runx2-Sp7轴及成软骨基因的失调是导致骨骼毒性的原因
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跨物种比较显示存在共有的以及特定物种的骨骼毒性
引言
微塑料在水生生态系统中的广泛存在，构成了严重的环境与人类健康问题（Europe, 2023）。全球塑料产量持续上升，其中很大一部分最终会分解成尺寸小于5毫米的持久性微塑料颗粒（Hartmann et al., 2019）。由于体积小且稳定性强，微塑料会遍布从陆地到海洋的各种环境区域以及包括鱼类在内的各种生物体内。在城市和工业水域中占比较高的聚苯乙烯微塑料尤其值得关注（Ashrafy et al., 2023; Niu et al., 2024）。水生生物包括海洋生物摄入这类微塑料后，可能会出现从生长受阻、代谢紊乱到免疫和氧化应激反应等一系列不良后果（Malafaia et al., 2020）（Limonta et al., 2019）（Sarasamma et al., 2020）。
骨骼系统是极易受到环境压力影响的敏感器官。对于鱼类而言，骨骼的完整性对其移动、躲避捕食者以及繁殖至关重要。骨骼稳态是一个涉及矿物质代谢、激素信号以及成骨细胞和破骨细胞活性平衡的精密调控过程（Favus and Bushinsky, 2006）。有新证据表明，微塑料可能通过干扰营养物质平衡或引发氧化应激与炎症来打破这一平衡（Bruneel and Witten, 2015; Lam and Peterson, 2019; Lleras-Forero et al., 2020; Pereira et al., 2019），从而导致骨骼畸形和骨骼质量下降（Tarasco et al., 2022）。然而，关于聚苯乙烯微塑料暴露浓度与其对骨骼毒性之间关系的系统性研究，以及相关分子机制的研究仍不完善。
河流排放的微塑料是海洋污染的主要来源，要评估不同生态系统之间的风险，首先就需要了解这类微塑料对一种特征明确的淡水生物的影响。本研究采用斑马鱼（Danio rerio）作为模型，来探究聚苯乙烯微塑料的骨毒性作用。斑马鱼对污染物具有很高的敏感性，且其骨骼发育途径与高等脊椎动物存在保守性（Lam and Peterson, 2019; Lleras-Forero et al., 2020）。我们结合行为分析、组织病理学检测、转录组学分析以及qPCR技术，多暴露浓度、多时间点地全面评估微塑料对骨骼的影响。与以往的研究相比，我们的工作不仅揭示出具有时间依赖性的两阶段毒性反应，还阐明了关键成骨基因和成软骨基因网络的失调机制。海洋青鳉（Oryzias melastigma）也越来越被用作生态毒理学的海水模型。值得注意的是，斑马鱼的骨骼中含有嵌入矿化基质中的骨细胞，而青鳉的骨骼则没有骨细胞（Ofer et al., 2021; Wittbrodt et al., 2002）。这种差异会影响骨骼的重塑过程和机械敏感性，进而可能改变其对微塑料等外部压力因子的反应。通过将我们的研究结果与在类似实验条件下获得的海洋青鳉的最新数据（Liu et al., 2025）进行对比，我们发现了既有共性又有物种特异性的毒理作用机制，从而为微塑料对水生脊椎动物发育造成的生态风险提供了更全面的视角。
章节摘要
实验材料与动物
本研究使用的荧光标记聚苯乙烯微塑料直径为8微米（见图S1），购自江苏志川科技有限公司。实验用水为经过紫外线消毒和曝气处理的超纯水。斑马鱼胚胎由在实验室中连续繁育了四代以上的健康亲本所产。受精24小时的斑马鱼胚胎被随机分为对照组（0毫克/升）以及三个暴露组（0.2、2
聚苯乙烯微塑料主要存在于鳃和肠道中，其暴露会降低斑马鱼的存活率
我们使用荧光标记的聚苯乙烯微塑料来观察其在斑马鱼体内的分布情况。活体荧光成像结果显示，暴露28天后，对照组没有出现任何荧光信号（见图1A），而0.2和20毫克/升暴露组的荧光主要积聚在鳃、肝脏和肠道中（见图1A）；2毫克/升暴露组的荧光则出现在鳃、肝脏以及少量出现在肠道中（见图1A）。对照组、0.2
讨论
本研究表明，长期暴露于聚苯乙烯微塑料会导致斑马鱼出现严重的骨骼损伤，表现为两个时间点上的两阶段行为变化、软骨基质降解，以及关键成骨基因和成软骨基因的失调。这些发现与近期关于海洋青鳉中聚苯乙烯微塑料毒性的研究结果相一致，同时也进一步拓展了该研究结论（Liu et al., 2025），揭示了这两种重要鱼类模型中存在的共有以及不同的毒理作用机制（
结论
本研究阐明了聚苯乙烯微塑料对斑马鱼骨骼发育的毒性作用：这类微塑料主要滞留在肠道、肝脏和鳃中，会导致斑马鱼幼体出现行为异常。组织学证据也证实了聚苯乙烯微塑料会引发软骨基质降解。在分子层面，聚苯乙烯微塑料会对斑马鱼幼体的骨骼发育产生具有时间依赖性和浓度依赖性的两阶段调控作用。通过与海洋青鳉的对比分析
CRediT作者贡献说明
廖娟丽：撰写——初稿，可视化分析，数据整理。秦宇豪：数据整理。袁阳：撰写——初稿，方法学设计，数据整理。徐绍辉：数据整理。张荣庆：资金获取。刘创：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化分析，研究监督，数据整理，概念构建。
资金支持声明
特别感谢浙江多组学与分子酶学重点实验室 2024E10101提供的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
Juanli Liao|Yuhao Qin|Yang Yuan|Shaohui Xu|Rongqing Zhang|Chuang Liu
