通过实验和分子对接分析的尼呋喃唑酮多终点毒性评估

《Scientific Reports》：Multi-endpoint toxicological assessment of nifuroxazide through experimental and molecular docking analyses

　　

摘要

本研究详细评估了抗生素活性物质安妥硝唑对非靶标模式生物洋葱 (Allium cepa L.) 的潜在遗传和生化毒性。有丝分裂指数 (MI)、微核 (MN) 频率、染色体畸变 (CAs) 率、丙二醛 (MDA) 水平、超氧化物歧化酶 (SOD) 和过氧化氢酶 (CAT) 酶活性，以及叶绿素 a 和 b 含量被用作确定毒效应的关键指标。采用彗星试验调查安妥硝唑对 DNA 完整性的影响，同时采用分子对接方法研究其与 DNA、蛋白质和酶的相互作用。在实验设置中，洋葱 (A. cepa) 鳞茎被随机分为四组实验。其中一组为未处理的对照组，另外三组为单独的处理组。对照组洋葱在自来水中萌发，而处理组洋葱在整个萌发期内暴露于浓度为 0.0179、0.0357 和 0.0714 mg/L 的安妥硝唑溶液中。萌发期结束后，对获得的根和叶组织进行生化和遗传分析评估。研究结果表明，MI、DNA 含量和叶绿素 (a 和 b) 水平在对照组 (组 I) 中最高。相比之下，在安妥硝唑处理组中，MN 频率、CAs、MDA 水平以及 SOD 和 CAT 活性显著增加。随着安妥硝唑剂量的增加，MI、DNA 和叶绿素含量观察到具有统计学意义的下降 (p < 0.05)，而 MN 形成、CAs 和氧化胁迫参数则检测到显著增加。与对照组相比，最高安妥硝唑剂量 (组 IV) 导致 MI 降低约 22%，头部 DNA (%) 减少 55.59%，叶绿素 a 减少 1.9 倍，叶绿素 b 减少 3.3 倍，而 MDA 水平、SOD 活性和 CAT 活性分别增加了 2.6 倍、1.6 倍和 2.0 倍。安妥硝唑暴露诱导了各种 CAs，如游离染色体、粘性染色体、断片、桥、染色质分布不均、双核细胞和纺锤体相关取向紊乱。彗星分析显示，随着剂量增加，头部 DNA 百分比下降，尾部 DNA 百分比增加，证实了 DNA 完整性的恶化。分子对接分析表明，安妥硝唑可能与 DNA、微管蛋白、拓扑异构酶以及叶绿素生物合成相关酶相互作用，为实验观察到的遗传和生化改变提供了支持性的机制证据。总体而言，结果表明环境抗生素残留可能对生态系统组成部分造成显著的胁迫和损害。像安妥硝唑这样的抗生素不受控制地释放到环境中可能会破坏非靶标植物中的关键代谢和遗传过程；因此，从生态毒理学角度来看，限制这些物质的环境传播并定期监测残留水平具有重要意义。