斑马鱼（Danio rerio）亚慢性暴露于地西泮会导致与氧化应激相关的肝脏代谢功能障碍

《Food and Chemical Toxicology》：Sub-chronic exposure to diazepam induces hepatic metabolism dysfunction associated with oxidative stress in zebrafish ( Danio rerio)

　　

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  环境浓度下的DZP暴露会引发斑马鱼氧化应激和肝脏损伤。
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  DZP会扰乱肝脏脂质代谢和血糖平衡。
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  非靶向代谢组学分析显示，DZP暴露后肝脏代谢会发生显著重编程。
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  组氨酸代谢被确定为受影响最严重的代谢途径。
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  DZP在环境中持续存在，可能带来生态风险。

引言

精神类药物被广泛用于治疗精神障碍（Ebert, 2002）。其中，苯二氮卓类药物是全球使用最广泛的神经活性物质之一，主要用于治疗焦虑及相关情绪障碍（Kosjek et al., 2012）。近年来，苯二氮卓类的滥用和误用，以及其在环境中排放量的增加，已成为全球性严重问题。流行病学研究显示，苯二氮卓类是全球滥用最广泛的神经活性药物之一。地西泮就是一种代表性且被广泛使用的苯二氮卓类药物（King, 2022）。它于1959年首次合成，1963年开始用于临床治疗（Wick, 2013）。地西泮以其商品名Valium而广为人知，它能通过与中枢神经系统中的GABA_A受体结合，增强γ-氨基丁酸的抑制性神经传递，从而降低神经元兴奋性（Nasrallah et al., 2009）。由于地西泮在体内仅发生部分代谢，因此它及其活性代谢物都会释放到环境中。因此，人们已在多种环境介质中检测到地西泮，包括地表水、废水、地下水、沉积物和饮用水（Brodin et al., 2013; Choi et al., 2025; Maruya et al., 2012; Wang et al., 2017; Zuccato et al., 2000）。有报道称，废水中地西泮的浓度可高达660 ng/L，而饮用水中的浓度则为23.5 ng/L（de Almeida et al., 2013; Zuccato et al., 2000）。在中国，主要河流系统中也频繁检测到地西泮。在长江流域，检测覆盖率达到了100%，占所有检测到的非抗生素类药物的19%-69%（Zhao et al., 2015）。在珠江流域，98%的样本中都检测到了地西泮，其浓度在0.9到93.6 ng/L之间（Wang et al., 2023）。在厦门的河流中，检测率为90%，最高浓度为3.9 ng/L（Zhang et al., 2022）。此外，上海的河流中苯二氮卓类物质的浓度在19到230 ng/L之间，而北京的浓度则在0.9到7.1 ng/L之间（Liang et al., 2021; Wang et al., 2017）。由于苯二氮卓类在环境中具有持久性，常规废水处理工艺难以将其彻底去除，且可能存在长期生态暴露风险，因此它们被视为药品和个人护理产品中的新兴污染物，其生态风险日益受到关注（Daughton and Ternes, 1999）。

众多研究表明，暴露于环境浓度下的地西泮或其他苯二氮卓类物质，可引发多种亚致死性毒性效应，包括发育毒性、氧化应激、生殖功能受损、肠道微生物群紊乱、神经毒性以及行为异常（Kalichak et al., 2016; Musavi and Kakkar, 1998; Fuertes et al., 2019; Lin et al., 2023; Wu et al., 2020; Brodin et al., 2014）。在斑马鱼中，地西泮暴露会降低孵化成功率，损害卵黄囊吸收功能，引发心包水肿，并使鱼体长度减小，这些都表明其具有显著的发育毒性（Chen et al., 2021a; Kalichak et al., 2016）。在青鳉中，暴露于环境浓度下的地西泮28天后，其大脑中的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽S-过氧化物酶的活性以及丙二醛含量均显著上升。同时，社交行为、游泳行为以及后代存活率也出现了明显变化（Wang et al., 2024; Qiu et al., 2026）。哺乳动物研究显示，地西泮可能通过氧化应激、脂质过氧化以及抗氧化防御能力的下降，引发肝毒性，进而导致肝细胞活力降低和肝脏肿大（El-Sokkary, 2008; Diwan et al., 1986; Mizuno et al., 2009）。这些研究结果表明地西泮具有引发肝毒性的潜力，但目前尚无研究探讨其对水生生物肝脏损伤或代谢物变化的影响。考虑到地西泮会持续排放到水生环境中，鱼类很可能是面临慢性暴露风险的重要非目标生物。因此，有必要进一步研究地西泮对水生生物的肝毒性及生态风险。

肝脏是负责外源性物质代谢和解毒的主要器官，同时在维持代谢平衡和能量平衡方面也起着关键作用（Song et al., 2022; Bao et al., 2020）。它的生理状态通常被视为环境适应能力和生物健康状况的重要指标（Strnad et al., 2017）。斑马鱼因其肝脏代谢功能和免疫反应与人类极为相似，因此在毒理学和生物医学研究中是一种重要的脊椎动物模型。此外，斑马鱼与人类的基因组同源性约为60-80%（Zhang et al., 2017; Barbazuk et al., 2000）。如此高的遗传和生理一致性，使得斑马鱼被广泛用于疾病建模和毒性机制研究（Menke et al., 2011; Holden et al., 2013; Sun et al., 2023）。因此，成年斑马鱼是研究肝毒性和污染物诱导的代谢反应的理想模型。

本研究采用生化分析、转录组学分析以及非靶向代谢组学分析相结合的方法，探讨了地西泮对斑马鱼肝脏损伤及代谢变化的影响。通过整合这些分析手段，本研究旨在全面阐明地西泮的肝毒性作用，并为其对肝脏代谢的影响提供机制层面的见解。

章节要点

实验用斑马鱼及暴露处理

实验用的野生型雌性斑马鱼（年龄约3-4个月）购自中国南京的EzeRinka生物技术公司。选择成年雌性斑马鱼是为了减少与性别相关的地西泮暴露反应带来的生物学差异，从而确保生化分析和代谢组学分析结果的一致性。先前的研究也发现斑马鱼对地西泮存在性别特异性行为和分子反应，雌性斑马鱼的敏感度高于雄性，这表明性别因素可能

地西泮暴露对斑马鱼肝脏损伤和氧化应激的影响

为评估地西泮引发的肝脏损伤和氧化应激，研究人员检测了与肝脏相关的生化指标（见图1）。地西泮暴露组中的ALT和AST活性有所上升，但差异并无统计学意义。而地西泮-L组的CAT和SOD活性则分别显著上升了73.1%和81.6%。在高剂量暴露条件下，这两种酶的活性虽略有下降，但仍高于对照组水平。MDA含量则上升了27.6%

讨论

地西泮是最常用的苯二氮卓类药物之一。它通过与GABA_A受体结合，增强GABA介导的抑制性神经传递，从而调节中枢神经系统的功能，最终降低神经元的兴奋性（Nasrallah et al., 2009）。由于其明确的治疗效果，地西泮被广泛用于治疗焦虑症和癫痫。然而，地西泮在体内仅发生部分代谢，因此其母体化合物及其具有生物活性的

结论

通过为期28天的暴露实验，本研究发现环境浓度下的地西泮会显著改变斑马鱼的肝脏代谢调控机制，进而引发代谢紊乱和氧化应激。生化分析、转录组学分析以及非靶向代谢组学分析均显示，能量代谢和氨基酸代谢存在异常，其中组氨酸代谢是被影响最严重的路径。与抗氧化防御相关的代谢物也发生了变化，

CRediT作者贡献说明

黄一红：论文撰写——初稿撰写、数据可视化、数据整理。王铎：论文撰写——审阅与编辑、资金获取。金远翔：论文撰写——审阅与编辑、研究指导、资金获取。徐婷：方法设计、研究构思。罗婷：论文撰写——审阅与编辑、正式分析

数据可用性

数据将应要求予以提供。

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关系或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（编号：42407390、42277279）以及浙江省科学技术计划项目（编号：2023C02038）的支持。

黄一红|徐婷|罗婷|王铎|金远翔