噻虫嗪引起的潘加西乌斯鱼（Pangasius fish）的氧化反应、基因毒性及生化变化：对水生毒理学的启示

《Aquatic Toxicology》：Thiram-Induced Oxidative, Genotoxic, and Biochemical Alterations in Pangasius Fish: Implications for Aquatic Toxicology

　　

摘要

噻氨隆在农业、兽医实践和制药工业中作为抗真菌剂的广泛使用，引发了对其对非目标水生生物的生态毒性影响的重大担忧。本研究评估了噻氨隆在潘加西乌斯鱼（Pangasius）中诱导氧化应激、遗传毒性、组织生化变化和组织病理学异常的机制。这些鱼类被分为不同的实验组（A-D），并分别暴露于5、10和15 μg/L浓度的噻氨隆中，实验持续12天。在实验的第4天、第8天和第12天，研究人员采集了内脏器官（包括肝脏、心脏、肾脏、肌肉和大脑），以检测抗氧化酶、氧化应激生物标志物、DNA损伤和组织学变化。结果显示，暴露于较高剂量噻氨隆的鱼类所有内脏器官（肝脏、肾脏、心脏、肌肉和大脑）中的抗氧化酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和还原型谷胱甘肽（GSH）的活性或浓度均显著下降（P≤0.05）。此外，与未处理组相比，暴露于15 μg/L噻氨隆的鱼类中乙酰胆碱酯酶（AChE）的活性显著增加，而乙酰胆碱酯酶是神经毒性的一个生物标志物。在高浓度噻氨隆（15 μg/L）处理下，鱼类内脏器官中的活性氧（ROS）和硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）水平也显著升高。通过彗星实验（comet assay）评估遗传毒性时，发现暴露于15 μg/L噻氨隆的鱼类在实验第12天时DNA断裂显著增加。组织病理学分析显示，肝脏（肝细胞坏死、炎症渗出、窦状间隙扩大、核萎缩和细胞空泡化）、肾脏（炎症浸润、鲍曼腔扩张、肾小管坏死、肾小球萎缩、管上皮细胞坏死和黑色素巨噬细胞聚集）、心脏（心肌变性和水肿）以及大脑（神经元退化、神经元核偏心、炎症反应和细胞空泡化）均出现明显变化。这些发现凸显了噻氨隆污染对水生生态系统的潜在风险，并强调了进行监管评估和采取更安全农药管理措施的必要性。

引言

技术的发展、产业的进步以及不同合成物质（如生物肥料）在水产养殖中的无差异化且持续不断的使用，导致了许多生态系统的污染（Raza等，2022年；Rahmi等，2024年）。现代农业系统不可避免地将农药和杀菌剂引入水环境，这是由于农业化学品通过水传播或渗漏到环境中，以及直接排入废水（Gul等，2017年；Hayat等，2025年；Kumar和Patyal，2025年）。全球粮食安全面临的威胁之一是人类人口的增加，这促使农业产业大规模使用各种合成化学品（杀虫剂、农药、除草剂和杀菌剂）来提高各种粮食作物、蔬菜和水果的产量以及兽医实践（Qiao等，2021年；Ouyang等，2021年；Montesqrit等，2024年）。过去几十年里，这些人工物质的非理性且持续的使用导致了它们在农业生产、地下水、地表水、土壤和食物网中的沉积（Ghaffar等，2020年；Jabeen等，2024年；Mukanga等，2024年）。噻氨隆是一种二硫代氨基甲酸盐类杀菌剂，是用于防治作物、制药工业和种子中的真菌的最常用物质之一（Iqbal等，2023年；Kanwal等，2024年；Alam等，2025年）。其毒性机制基于其促进氧化的作用，会改变生物体内细胞和组织的氧化还原状态。研究表明，噻氨隆会引起氧化应激，并损害重要的抗氧化酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性，并降低谷胱甘肽（GSH）的水平（Liu等，2022年；El-Qabbany等，2024年）。据报道，即使暴露于亚致死浓度的噻氨隆也会导致鱼类（Labeo rohita）的心脏和肾脏组织中抗氧化酶减少和脂质过氧化增加，表明其具有促氧化作用，并能破坏细胞膜（Alam等，2025年）。噻氨隆还导致白化大鼠体内的抗氧化酶大幅减少，这是因为ROS和TBARS水平的升高，从而加速了自由基的生成（Sindi等，2023年）。噻氨隆对水生生物具有遗传毒性，并引发生化紊乱（Rai和Mercurio，2020年）。彗星实验是一种常用的方法，用于检测单链DNA断裂，被认为是量化鱼类血液和其他组织中DNA精确断裂程度的关键测试（Jiang等，2023年；Kushwaha等，2024年）。研究发现，长期暴露于噻氨隆的鱼类肝脏和脑细胞可能出现遗传毒性（Ibrahim等，2024年；Alam等，2025年）。此外，基因改变、神经系统损伤和生殖功能障碍也是噻氨隆暴露引起的后果之一（Khoshnood，2024年）。肝细胞坏死、心肌细胞变性、肌纤维萎缩和神经元空泡化是接触多种有毒物质（如除草剂和农药）导致的效应（Afzal等，2024年）。此外，肝脏和脑组织的各种结构变化（如血管阻塞、细胞质空泡化和炎症浸润）也导致暴露于环境中多种污染物的生物体出现严重的功能和生理障碍（Yang等，2021年；Ghafarifarsani等，2024年；Mansour等，2025年）。多项研究表明，Daphnia magna暴露于0.05-0.50 mg/L噻氨隆时会出现毒性反应（Belaid和Sbartai，2021年）；斑马鱼暴露于8.87-13.10 μg/L噻氨隆时会出现毒性（Vasamsetti等，2022年）；鸡暴露于50 mg/kg噻氨隆时会出现不良影响（Liu等，2021年；Liu等，2022年）；大鼠的肾脏和肠道出现组织病理学病变；虹鳟鱼出现肝脏毒性（Alam等，2025年）。

此外，有报告指出，农药通过干扰正常的生理功能（氧化还原平衡）和氧化应激在暴露生物体内引发毒性效应（Mukherjee等，2026年；Mukherjee等，2025年）。据报道，淡水潘加西乌斯鱼的幼体被作为观赏鱼养殖（Reddy等，2023年），并且这种鱼在全球40多个国家都有养殖。此外，这种鱼在经济上是一种重要的淡水鱼类（Reddy等，2023年），能提供有价值的蛋白质、微量营养素和必需脂肪酸（Manthey-Karl等，2016年）。因此，本研究首次分析了噻氨隆对潘加西乌斯鱼的毒性影响，采用了包括氧化应激因素、抗氧化防御能力、额外的遗传毒性和各种内脏器官的组织病理学变化在内的多生物标志物系统。

章节摘录

实验设计和暴露

从当地鱼苗场购买了60尾（n=60）健康、4个月大的鱼，体长（12-15厘米）和体重（40±4克）均匀的鱼。这些鱼在实验室中用含有100升水的玻璃鱼缸饲养了2周。适应环境后，将所有鱼分成四组：一组为对照组（A），不添加噻氨隆；另外三组（B、C和D）分别暴露于5、10和15 μg/L的噻氨隆（T24201-100g；Lot # STBK1015；Sigma-Aldrich，美国）。

肝脏中的氧化应激和抗氧化酶

在肝脏组织中（见补充表S1），较高剂量的噻氨隆暴露导致抗氧化酶含量显著下降（图1）。与对照组相比，在试验第8天和第12天，暴露于噻氨隆的鱼中超氧化物歧化酶（SOD）的活性显著降低。从第8天开始，过氧化物酶（POD）的活性也显著下降（P≤0.05），尤其是在第12天时下降更为明显。

讨论

农药、杀菌剂和除草剂在环境中的不当处理，农业及其他相关行业的过度依赖，也是水生生态系统污染的成因，影响了水质和非目标生物的健康（Punniyakotti等，2024年）。在本实验中，鱼类暴露于亚致死浓度的噻氨隆（5、10和15 μg/L）12天后，出现了显著的氧化应激和功能障碍。

结论

本研究表明，噻氨隆暴露会导致潘加西乌斯鱼出现显著的氧化应激和DNA损伤，以及不同浓度下的器官特异性异常。病理学发现表明，该物质会引起细胞破坏、组织死亡和内脏器官的炎症。这些科学结果强调了噻氨隆具有对水生生物产生毒性作用的能力，进一步凸显了加强生态监管的必要性。

图13

ARRIVE声明

已遵守上述指南（而不仅仅是地方/国家指南）。

数据可用性

数据可应要求提供。

伦理批准

本研究遵循了巴哈瓦尔普尔伊斯兰大学（Bahawalpur）生物伦理委员会制定的关于实验室动物福利和使用的指南。

CRediT作者贡献声明

Aftab Shaukat：资源提供、数据分析。Saira Faisal：方法学研究、数据分析、概念化。Ishrat Fatima：监督、资源提供。Riaz Hussain：原始草稿撰写、监督、项目管理、概念化。Yasir Mahmood：软件支持、研究工作。Maha Abdullah Momenah：研究工作、数据管理、概念化。Ahmed Ezzat Ahmed：监督、资源提供。Ahmed Aljazzar：监督、软件支持、资源提供。Yehia Hazzazi：数据可视化。

Aftab Shaukat|Saira Faisal|Ishrat Fatima|Riaz Hussain|Yasir Mahmood|Maha Abdullah Momenah|Ahmed Ezzat Ahmed|Ahmed Aljazzar|Yehia Hazzazi|Mari Sumayli|Khalid Mehmood

湖南文理学院生命与环境科学学院，中国常德市，415000