《Marine Environmental Research》：Physiology and transcriptomic reveals the toxic effect of acute acetamiprid exposure on noble scallop
Chlamys nobilis
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摘要：以吡虫啉为代表的新型烟碱类杀虫剂越来越多地在沿海环境中被检出，但其对非靶标海洋双壳贝类的亚致死效应仍缺乏深入了解。本研究整合组织病理学、酶学检测和加权基因共表达网络分析（WGCNA），以阐明吡虫啉（ACE）对中华魁蚶（Chlamys nobilis）的急性毒理机制。暴露
摘要：
以吡虫啉为代表的新型烟碱类杀虫剂越来越多地在沿海环境中被检出，但其对非靶标海洋双壳贝类的亚致死效应仍缺乏深入了解。本研究整合组织病理学、酶学检测和加权基因共表达网络分析（WGCNA），以阐明吡虫啉（ACE）对中华魁蚶（Chlamys nobilis）的急性毒理机制。暴露于5 mg/L ACE 72小时后，鳃丝出现明显变形，表明鳃是敏感靶组织。在生化水平上，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性在1和5 mg/L浓度下均升高，而谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性在高浓度下降低，提示抗氧化防御系统被压倒。转录组分析进一步揭示了维生素B12摄取通路的紊乱（如CUBN和ABCC1下调）以及ABC转运体介导的外源物排出功能受损，这可能加剧了细胞内毒性物质的蓄积和氧化应激。同时，ACE暴露引发了脂质代谢重编程（花生四烯酸和亚油酸通路）并增强了氨基酸分解代谢，表明能量分配向维持应激反应方向转移。值得注意的是，ACE还通过双重途径诱导神经毒性：乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制和γ-氨基丁酸能突触失调（GABRA上调）。总体而言，这些结果表明ACE会破坏海洋双壳贝类的解毒能力、氧化还原稳态、神经功能和能量代谢，为新型烟碱类药物在沿海生态系统中的生态风险提供了机制性见解。
引言
自20世纪90年代初全球限制使用有机氯和大多数有机磷类杀虫剂以来，新型烟碱类杀虫剂已成为全球使用最广泛的农业杀虫剂类别之一。其广泛应用主要归因于其有利的理化性质，包括较高的水溶性、对哺乳动物较低的急性毒性以及对刺吸式害虫的高效杀灭作用（Simon-Delso et al., 2014; Zhang et al., 2019; Borsuah et al., 2020）。新型烟碱类药物作为昆虫烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）的选择性和持久性激动剂，不易被乙酰胆碱酯酶降解，从而导致神经元持续兴奋、麻痹并最终死亡（Tison et al., 2016; Vignet et al., 2019; Zu??íková et al., 2023）。然而，使它们能够在植物体内进行系统性分布（尤其是通过韧皮部运输）的相同性质，也促成了其环境持久性。其高溶解度和流动性使其容易淋溶和地表径流，导致水生生态系统广泛污染，引发了对多种非靶标生物风险的担忧（Girolami et al., 2011; Morrissey et al., 2014; Morrissey et al., 2014; Sultana et al., 2018; Sánchez-Bayo and Wyckhuys, 2019; Lau et al., 2023）。
吡虫啉（ACE）是一种第一代新型烟碱类药物，于1989年推出，目前已在120多个国家获得使用许可，并以多种商品名销售，包括Mosipilan?、Rescate?和Epik?（Agaguena et al., 2025; Tessi et al., 2025）。由于其较高的水溶性（4.2 g/L）和中等的环境持久性（报道的半衰期长达18天），ACE在水体中频繁被检出，报道的浓度范围从ng/L到μg/L级别（2 ng/L–410 μg/L）（Zoumenou et al., 2018; Mutshekwa et al., 2023），因此被列入欧盟指令2018/840/EC下的水质监测优先候选物质（Cossi et al., 2020）。尽管水生昆虫是公认的ACE毒性靶标，但在鱼类、甲壳类和软体动物中也报道了不良效应，包括氧化应激、线粒体功能障碍和神经行为损伤（Shi et al., 2020; Capela et al., 2022）。
海洋双壳贝类由于其专性滤食行为，极易受到水传播污染物的影响，这种行为促进了溶解性污染物的有效摄取和生物蓄积。然而，大多数毒理学研究集中于淡水蚌科双壳贝类，而ACE对海洋双壳贝类毒性的分子机制在很大程度上尚未探索（Barmentlo et al., 2021; Malhotra et al., 2021）。中华魁蚶（Chlamys nobilis，C. nobilis）是一种在南中国海进行养殖的商业重要物种，自20世纪80年代以来，凭借其快速生长、高营养价值和经济效益，支撑了华南地区蓬勃发展的水产养殖业（Tan et al., 2020）。鉴于中国约占全球新型烟碱类药物产量的30%，且ACE在主要养殖区附近的沿海水域中持续被检出，阐明其对C. nobilis的免疫毒理学效应具有重大的生态和经济意义（Hou et al., 2023; Tan et al., 2023; Qin et al., 2024）。
在此，我们首次全面、多层次地评估了C. nobilis的急性ACE毒性。试验贝体被暴露于环境相关浓度（0.01和0.05 mg/L）和亚致死高浓度（1和5 mg/L）的ACE中72小时，随后进行综合的生理学、组织病理学和转录组学分析。我们的结果表明，ACE暴露导致鳃损伤，改变抗氧化和神经毒性相关酶活性，并扰乱与解毒、能量代谢和神经信号传导相关的转录通路。总体而言，这些发现为优化生态毒理学阈值推导和开发海洋养殖系统中新型烟碱类污染物的敏感早期预警生物标志物提供了机制基础。
章节片段
化学品与试剂
ACE（CAS号：135410-20-7；纯度≥99.8%，分析级）购自上海生工生物工程（中国上海）。通过在水无水二甲基亚砜（DMSO；Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯）中溶解ACE制备母液（1 g/L），所有暴露处理中的最终DMSO浓度均保持在≤0.01%（v/v）。母液分装至琥珀色硼硅酸盐小瓶中，储存在–20 °C。每日通过将母液稀释制备新鲜工作液
ACE暴露下的存活率
在72小时暴露期间，对照组（0 mg/L ACE）未记录到任何死亡。ACE暴露组的存活率分别为97.31% ± 4.56%（0.01 mg/L）、97.60% ± 3.41%（0.05 mg/L）、84.00% ± 2.45%（1 mg/L）和70.00% ± 3.21%（5 mg/L）（图1）。单因素方差分析后接Tukey事后检验显示，与对照组相比，暴露于1 mg/L和5 mg/L ACE的蚶存活率显著降低（P < 0.05）。
C. nobilis的形态和组织学变化
C. nobilis的形态和组织学变化
ACE诱导的C. nobilis组织病理学改变作为一种保守的生态毒理学反应
组织病理学评估仍然是生态毒理学的重要基石，为亚致死应激提供基于形态学的证据，并作为污染物暴露的敏感且可量化的生物标志物（Trevisan et al., 2014; Joshy et al., 2022; Gostyukhina et al., 2024）。由于鳃具有较大的表面积、较高的灌注率以及直接与周围水环境的接触，鳃特别容易受到外源物的侵袭，因此被广泛认为是一个哨兵
CRediT作者贡献声明
严北宇：数据整理。卢清耀：软件。曾烨涛：初稿撰写。程德伟：项目管理。张宏宽：可视化。郑慧萍：审阅与编辑。林清：数据整理。王威立：方法学
未引用文献
Delisle et al., 2020; Duan et al., 2015; Ewere et al., 2020; European Food Safety Authority, 2022; Guo et al., 2025; Guo et al., 2021; Hu et al., 2023; Ighodaro and Akinloye, 2018; Ishak et al., 2025; Kong et al., 2024; Le Novère and Changeux, 1995; Mishchuk and Stoliar, 2008; Rahman et al., 2018; Song et al., 2015; Waldbusser et al., 2013; Zhang et al., 2024a; Zhang et al., 2023; Zhang et al., 2025; Zorita et al., 2015.
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家重点研发计划（2024YFD2401802）、广东省现代海洋牧场产业创新技术项目（2024MRI00101）、国家自然科学基金（32273119）和中国现代农业产业技术体系（CARS-49）的资助。
曾烨涛 | 程德伟 | 严北宇 | 卢清耀 | 林清 | 王威立 | 张宏宽 | 郑慧萍
