《Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology》：Interactive effects of temperature and microplastic size on biofilm formation and
Vibrio harveyi infection in Korean rockfish
Sebastes schlegelii
编辑推荐：
•较高的温度增加了微塑料生物膜和细菌附着。•较小的微塑料比较大的颗粒促进了更强的生物膜形成。•包裹生物膜的微塑料增强了哈维氏弧菌在岩鱼中的感染。•共同暴露引发了氧化应激并提高了抗氧化反应。•变暖和微塑料共同增加了海洋鱼类的疾病风险。引言塑料广泛应用于建筑、电子和农业等各种工业
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较高的温度增加了微塑料生物膜和细菌附着。
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较小的微塑料比较大的颗粒促进了更强的生物膜形成。
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包裹生物膜的微塑料增强了哈维氏弧菌在岩鱼中的感染。
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共同暴露引发了氧化应激并提高了抗氧化反应。
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变暖和微塑料共同增加了海洋鱼类的疾病风险。
引言
塑料广泛应用于建筑、电子和农业等各种工业部门。随着塑料生产和消费的增加，排放到水生环境中的塑料废物量稳步增长 (Wang 等，2020a, Wang 等，2020b)。一旦进入水生生态系统，塑料会通过各种环境过程逐渐分解成更小的颗粒，包括紫外线辐射、物理磨损和水解。这些小于 5 mm 的塑料颗粒被定义为微塑料 (MPs) (Deng 等，2025)，分为两类：初级 MPs，是以微小尺寸制造用于珠子等产品的；次级 MPs，是较大的塑料制品破碎产生的 (Abbaszadeh 等，2024)。尽管污水处理厂具有较高的去除效率，陆地产生的 MPs 并未被消除，继续进入水生环境 (Duan 等，2021)。因为它们难以自然去除，MPs 在水生环境中持久存在较长时间。鱼类可能因误以为食物或在摄食时意外地与食物颗粒一起摄入 MPs，随后导致其在鳃和肠道等组织中积累 (Li 等，2021)。MPs 具有较大的比表面积和疏水性，有利于在其表面形成生物膜（由微生物产生的胞外聚合物组成的基质）(He 等，2022)。这些生物膜的形成受物理化学特性（如表面粗糙度和比表面积）以及环境条件（如水温和盐度）的影响。在这些因素中，环境条件对生物膜形成的影响大于 MP 结构的物理化学特性 (Wang 等，2021)。具体而言，水温升高促进 MP 表面形成更厚的生物膜和更大的微生物群落多样性。包裹生物膜的 MPs 在水生环境中充当污染物（包括痕量金属和病原细菌）的载体 (Wang 等，2021)。因此，MPs 上形成的生物膜及其相关病原细菌可以增加感染率并影响鱼类的疾病发病机制 (Sooriyakumar 等，2022)。
通常，栖息或养殖在沿海地区的鱼类极易暴露于来源于陆地来源的污染物（如 MPs）。韩国岩鱼Sebastes schlegelii是一种定居性沿海鱼类，广泛分布于西北太平洋的韩国、中国和日本的沿海，是一种重要的经济水产养殖物种 (Chen 等，2021)。为了最大化产量，韩国岩鱼通常采用高密度养殖方法。然而，这种方法由于死亡率和疾病发生率增加可能导致巨大的经济损失 (Lee 等，2021)。在这种情况下，V. harveyi是一种公认的革兰氏阴性鱼病原体，引起各种临床症状，包括皮肤变黑（黑色素症）、皮肤发红（红斑）、异常游泳行为和肌肉坏死 (Zhu 等，2025; Liu 等，2023a, Liu 等，2023b)。生物膜群落中Vibrio spp. 的相对丰度高于其他微生物物种 (Hou 等，2021; Sooriyakumar 等，2022)。
当鱼类受到包括 MPs 和细菌在内的环境压力时，活性氧 (ROS)（如超氧阴离子 (O
?
?)、过氧化氢 (H
?O
?) 和羟基自由基 (
OH)）在体内产生并可诱导氧化应激 (Elbahnaswy 等，2024)。为了抑制过量的 ROS 产生，鱼类激活其内源性抗氧化防御机制。超氧化物歧化酶 (Sod) 和过氧化氢酶 (Cat) 是负责中和 ROS 的主要抗氧化酶；O
?? 被 Sod 转化为 H
?O
?，H
?O
? 被 Cat 分解为 H
?O 和 O
? (Kim 等，2025)。此外，当鱼类感染细菌时，分泌细胞因子来激活免疫系统。这些细胞因子通过调节炎症和其他免疫过程在先天免疫反应中发挥关键作用 (Lu 等，2022)。白细胞介素 -1 beta (
il-1β) 是一种代表性促炎细胞因子，在与细胞膜上的白细胞介素 -1 受体 1 结合后激活。一旦激活，
il-1β 通过诱导血管扩张、招募粒细胞到炎症部位以及诱导单核细胞分化为树突状细胞和巨噬细胞，在调节免疫反应中发挥重要作用 (Kuo 等，2025)。另一种促炎细胞因子，肿瘤坏死因子 alpha (
tnf-α)，调节细胞过程如凋亡和炎症。它还通过上调其他促炎细胞因子的产生并刺激各种细胞反应（包括趋化性和吞噬作用）来调节免疫反应 (Gao 等，2023; Liu 等，2023a, Liu 等，2023b)。此外，趋化因子是细胞因子的一个子集，对免疫反应至关重要，调节免疫细胞的迁移和分化。其中，CC 趋化因子配体 25 (
ccl25)，CC 趋化因子亚家族的成员，促进白细胞迁移并有助于宿主抵抗细菌感染的防御机制 (Wang 等，2020a, Wang 等，2020b)。
迄今为止，一些研究集中于环境变化对 MP 上生物膜形成的影响 (He 等，2022; Sooriyakumar 等，2022)。然而，关于与生物膜形成相关的细菌吸附程度如何影响细菌感染和鱼类生理反应的研究仍然有限。因此，本研究旨在调查各种环境因素和V. harveyi 共同暴露对韩国岩鱼生理反应的影响。实验设计考虑了不同水温 (18 °C, 22 °C 和 26 °C) 和 MP 粒径 (102 和 220 μm) 下表面生物膜形成的差异。经过各自温度条件下 21 天的孵育，对 MP 上生物膜的形成进行了定量评估。随后，韩国岩鱼暴露于包裹生物膜的 MPs 和V. harveyi 持续 5 天。测量了鳃和肠道组织中的 MP 积累量，同时分析了肝脏和脾脏组织中V. harveyi 拷贝数的变化。此外，使用二氢乙锭 (DHE) 测定确定了共同暴露期间肝脏 ROS 产生的程度。通过测定肝脏中抗氧化酶的浓度和 mRNA 表达水平分析了抗氧化反应。为了评估免疫反应，[测定了] 韩国岩鱼中il-1β 和tnf-α mRNA 表达水平。
章节摘要
实验生物
使用这种鱼类作为实验生物的动物研究批准来自韩国海洋大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) (方案编号 KMOU IACUC 2026–03)。本研究中使用了平均长度为 10.4 ± 0.8 cm 和平均重量为 15.5 ± 3.7 g 的韩国岩鱼。从统营的一个养殖场采购后，鱼类在 300 升循环系统中适应 1 周。水温和盐度
存活率
调查了 MP 和V. harveyi 共同暴露对不同水温下存活率的影响 (表 2)。在所有实验组中观察到 100% 的存活率直到暴露后第 3 天。到暴露后第 5 天，在 SMP + Vh (26 °C) 和 LMP + Vh (26 °C) 组中观察到死亡率。
MP 上生物膜形成和V. harveyi 的定量分析
MP 上生物膜的形成在每个实验组中从生物膜形成第 21 天到暴露后第 5 天进行了定量 (图 1A)。双因素方差分析显示显著影响
讨论
在本研究中，我们调查了不同水温下各种尺寸 MP 上生物膜的形成如何影响 MP 积累和韩国岩鱼中的生理反应，在共同暴露于 MP 和病原细菌V. harveyi 期间。在暴露实验之前，允许生物膜在不同水温 (18 °C, 22 °C 和 26 °C) 下的玻璃水箱中 MP 表面发育 21 天。随后，韩国岩鱼接受 5 天共同
生成式人工智能使用声明
在本手稿准备过程中未使用生成式人工智能工具。
CRediT 作者贡献声明
Young Hoon Kwon: 撰写 – 初稿，数据整理。 Kun Woo Kim: 形式分析。 Jun-Hwan Kim: 撰写 – 审查与编辑，调查。 Cheol Young Choi: 撰写 – 审查与编辑，监督。
伦理声明
本研究符合 ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南。
本研究已获韩国海洋大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 批准。
(批准号 KMOU IACUC 2026–03)
资助
本研究由 韩国海洋科学技术促进机构 (KIMST) 支持，该机构由 海洋水产部 资助 (20220559)。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本文中报告工作的利益。
致谢
本研究由 韩国海洋科学技术促进机构 (KIMST) 支持，该机构由 海洋水产部 资助 (20220559)。
Young Hoon Kwon|Kun Woo Kim|Jun-Hwan Kim|Cheol Young Choi
