农业相关农药暴露情景诱发宽吻凯门鳄（*Caiman latirostris*）幼体期脂质代谢紊乱及生理应激

《Chemosphere》：Agriculturally relevant pesticide exposure scenario induces early-life lipid metabolism disruption and physiological stress in Caiman latirostris

　　

**摘要** 大规模农业中的农药使用会给野生动物带来复杂的暴露，然而爬行动物生命早期阶段的影响仍未得到充分探索。在本研究中，我们评估了在制造商推荐的田间使用浓度下的胚胎期暴露——草甘膦（GLY，1%和2%）、2,4-D（0.06%和0.12%）、氯虫苯甲酰胺（CAP，0.015%和0.03%）、吡虫啉（IMI，0.1%和0.2%）以及三种最低浓度混合物（M1: GLY+2,4-D；M2: CAP+IMI；M3: M1+M2）是否会影响短吻鳄（*Caiman latirostris*）幼体中的脂质代谢、脂质过氧化和皮质酮水平。在2,4-D 0.06%、CAP 0.03%和IMI 0.2%条件下，孵化成功率下降。残余卵黄中的多不饱和脂肪酸发生改变，同时卵黄胆固醇和α-生育酚出现耗竭，特别是在CAP 0.03%以及复杂混合物M1、M2和M3条件下。在M2和M3中，观察到血浆脂质谱、肝脏转氨酶活性以及血液中NADPH产生基因表达的改变。在单一化合物的最高浓度、M1和M3中观察到较高的脂质过氧化水平；而在2,4-D 0.12%条件下皮质酮升高。这些发现表明，短吻鳄的早期生命阶段对这些异生物质高度敏感，影响脂质代谢及相关生理过程。此外，混合物比单一化合物引发更强且更复杂的反应，导致早期发育期间的代谢紊乱。我们的研究结果强调了评估现实农业化学品混合物的必要性，以更好地评估其生态风险。

**引言** 现代农业中合成农药的使用被广泛认为是全球性环境问题，影响着全球非目标生物和生态系统的健康（Alaoui等，2024；Fuentes等，2025）。据估计，仅约10%的应用化合物能有效到达预期目标。其余部分释放到不同的环境介质中，包括土壤、空气和水，其中具有亲脂性特性的化学品随后可能积累在非目标生物的组织中。此外，农业化学品混合物的环境持久性构成严重威胁，因为它们对非目标生物的综合效应及整体生态风险仍然复杂且知之甚少（Lajmanovich等，2023；Alaoui等，2024；Fuentes等，2025）。

农业农药的广泛使用已引起全球关注，因为它们在淡水生态系统中频繁被检测到，包括鳄目物种栖息的区域，这些污染物可能对种群健康构成新兴威胁（Chacón等，2024）。在阿根廷，转基因作物的大规模种植加剧了农药污染问题。该国在全球转基因技术应用采用率中排名第三，且严重依赖广泛的农药谱（Ronco等，2016；Lajmanovich等，2023；Alaoui等，2024）。最广泛使用的除草剂包括草甘膦（GLY），一种非选择性内吸性除草剂，通过抑制莽草酸途径中的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS），损害植物中芳香族氨基酸的生物合成；以及2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸），一种合成生长素类除草剂，通过诱导异常生长素信号传导来破坏植物生长调节。它们的大量应用导致其在环境中持续存在，且浓度具有相关性（Ronco等，2016；Pérez等，2021；Peluso等，2022；Aparicio和De Gerónimo，2025；Santos等，2026）。同样，两种畅销的杀虫剂也增加了这一负担：氯虫苯甲酰胺（CAP），一种邻苯二甲酰亚胺类杀虫剂，可激活昆虫的兰尼碱受体，导致不受控制的钙释放和肌肉麻痹，由于其环境持久性而引起担忧（EFSA，2015；Rodrigues等，2017）；以及吡虫啉（IMI），一种新烟碱类杀虫剂，作为烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）激动剂发挥作用，导致神经元过度刺激和昆虫死亡。它们的物理化学特性使其能够通过径流输送至地表水，对水生生物构成重大风险（Yuan等，2020；Miranda等，2023）。

迄今为止，阿根廷没有关于CAP残留的报道。然而，在其他地区，CAP在地表水中的检测浓度对淡水生态系统构成潜在的生态风险，在某些情况下超过了美国环境保护署（US Environmental Protection Agency, USEPA）制定的指导标准（US Environmental Protection Agency and USEPA, 2008; Rodrigues等，2017）。相反，IMI已在阿根廷的不同环境介质中广泛检测到（Pérez等，2021；Peluso等，2022；Alaoui等，2024）。所有这些化合物均被确定为代谢干扰化学物质（MDCs），它们可以通过促进脂肪生成来损害脂质稳态，在某些情况下导致血脂异常（Grün和Blumberg，2007；Sun，2017；Yuan等，2020；Miranda等，2023；Martins等，2024）。

在爬行动物中，脂质是繁殖、生长和胚胎发育的主要能量来源（Chacón等，2024）。在鳄目卵黄中，总脂质约占19-22%，其中脂肪酸（FAs）提供胚胎发育所需的主要化学能量（Leiva等，2018）。证据表明，胚胎能量消耗模式可作为多个物种胚胎存活率的预测指标（McKeegan和Sturmey，2011）。此外，生育酚是维生素E的生物活性形式，在卵黄中作为亲脂性抗氧化剂发挥关键作用，可中和自由基，保护细胞结构，特别是在胚胎发育期间富含多不饱和脂肪酸（PUFA）的膜免受脂质过氧化（LPO）的损害（Xiao等，2020）。

活性氧（ROS）是细胞代谢的自然副产物；然而，必须严格控制其水平以防止对DNA、蛋白质和脂质造成氧化损伤（Monaghan等，2009）。这种调节连同脂肪酸合成，依赖于抗氧化防御机制，通过关键基因如葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（g-6-pdh）和苹果酸酶（me）的表达来支持，这些基因产生NADPH，是这两个过程必不可少的辅因子（Chacón等，2024）。此外，爬行动物血浆中的多种脂质代谢物，包括甘油三酯（TGs）和胆固醇（CL），以及转氨酶动力学，是环境压力的重要生物标志物。这些参数反映了整体代谢的变化，特别是与肝功能相关（Chacón等，2024；Gama等，2025）。此外，皮质酮（CORT）等糖皮质激素是爬行动物压力的关键指标，在能量动员、免疫调节及其他激素通路的调节中发挥复杂作用（Moleón等，2018）。在此背景下，胚胎发育期间暴露于农业化学品可能破坏这些生物过程，损害脂质代谢稳态，改变能量平衡和抗氧化途径，并最终损害幼体适应能力。

在阿根廷，短吻鳄（*Caiman latirostris*）曾经历由于过度捕猎导致的种群急剧下降。然而，这一负面趋势在20世纪90年代初通过实施基于牧场系统的管理计划（采集野卵进行人工饲养）而得到逆转。这些计划使种群显著恢复，并导致1997年将阿根廷的短吻鳄种群从《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录I移至附录II，允许在牧场系统下进行受监管的国际贸易（Convention on International Trade, 1997）。尽管取得了这一保护成就，但种群目前面临不同性质的威胁，主要与农业扩张导致的栖息地丧失和碎片化有关（Larriera等，2008；Poletta等，2009）。这些日益增加的人为压力也凸显了短吻鳄作为指示物种的价值，事实证明它是监测环境农药暴露后果的优秀生物体（Poletta等，2016；López González等，2021b, 2022；Odetti等，2023a, 2023b；Chacón等，2026）。

考虑到这一环境问题，本研究旨在评估以制造商推荐的田间应用浓度作为单次施用，将GLY、2,4-D、CAP、IMI及其混合物在胚胎期暴露于巢基质后，对短吻鳄幼体脂质代谢和生理应激反应的影响。这种方法代表了农业相关的暴露场景，因为农药可能在筑巢前后通过喷雾漂移和径流到达巢基质。

**伦理** 本研究经国立林托瓦莱大学兽医学院伦理与安全委员会（ECAS）评估并批准（#626/20，阿根廷圣菲）。所有动物处理程序均使用标准饲养技术进行，以最大程度减少应激和痛苦。捕获、安乐死和血液采样按照《生物医学研究参考伦理框架：实验室、农场和……》的伦理原则进行。

**巢基质农药定量** 喷洒后，在GLY 2%、2,4-D 0.12%、CAP 0.03%和IMI 0.2%组的巢基质中分别检测到草甘膦、2,4-D、氯虫苯甲酰胺和吡虫啉，浓度分别为148.8 mg/kg、31 mg/kg、3.9 mg/kg和25.6 mg/kg，确认在实验开始时成功建立了预期的暴露条件。相比之下，在非处理对照组（NC）的巢基质中未检测到农药。

**孵化成功率** 非处理对照组的孵化成功率很高（98.10 ± 1.31%），范围为73.68%至……

**讨论** 在本研究中，通过以制造商推荐的阿根廷大豆种植田间应用速率，将商业农药制剂施用于短吻鳄的巢基质，模拟了农业相关的暴露条件。实验设计是对巢基质进行一次施用，代表了一个与农业实践相关的可能污染事件，尽管大豆生产中的农药使用通常涉及多次……

**结论** 胚胎发育为繁殖成功提供了有价值的替代指标，并代表了评估人为化学污染对野生动物产生生物学后果的敏感终点。在本研究中，以制造商推荐的田间应用浓度对广泛使用的商业农业化学品制剂进行受控的胚胎期暴露，与短吻鳄幼体中脂质稳态和肝功能的变化相关。这些变化是……

**CRediT作者贡献声明**
- Camila F. Chacón：原稿撰写、可视化、方法论、调查、形式分析、数据整理、概念构思。
- María V. Parachú Marcó：审阅与编辑、可视化、验证、方法论。
- Fernanda M. Rodríguez：审阅与编辑、验证、方法论。
- Ayelén N. Amweg：审阅与编辑、验证、方法论。
- Pablo A. Siroski：审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思。

**利益冲突声明** 作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本论文中报告的工作。

**致谢** 本研究由ANPCyT、FONCyT（PICT 2020-4175和2021-0641）资助。作者感谢学生研究援助计划（SRAS）和国际自然保护联盟-物种生存委员会鳄鱼专家组的财政支持，这些支持对促进本研究的进行起到了关键作用。

本研究是Camila Felisa Chacón作为CONICET和FCV/UNL博士研究学者的研究工作的一部分。

**作者信息**
Camila F. Chacón | María V. Parachú Marcó | Fernanda M. Rodríguez | Ayelén N. Amweg | Pablo A. Siroski | Gisela L. Poletta

应用分子生态学实验室（LEMA），林托瓦莱兽医学院（ICiVet-Litoral），国立林托瓦莱大学（UNL），国家科学与技术研究理事会（CONICET），阿根廷圣菲市Aristóbulo del Valle大道8700号，邮编3000。