环境暴露于噻虫胺扰乱昼夜节律、甲状腺激素和神经递质，导致光唇鱼幼虫运动功能缺陷

《Aquatic Toxicology》：Environmental exposure to dinotefuran disturbs circadian rhythm, thyroid hormones and neurotransmitters, leading to locomotor deficits in Opsariichthys bidens larvae

　　

摘要

dinotefuran（DIN）是一种广泛使用的新烟碱类杀虫剂，已在越来越多的水体环境中被检出。然而，DIN对本土鱼类早期发育阶段的亚致死效应仍有待充分阐明。本研究评估了暴露于三种环境浓度DIN（10、100和1000 ng/L）的Opsariichthys bidens胚胎和幼鱼在发育、行为、生化和转录组方面的反应。结果表明，暴露于1000 ng/L DIN导致48 hpf时孵化率显著降低，96 hpf时幼鱼畸形率显著增加。行为学测试显示，120 hpf时暴露于100和1000 ng/L DIN的幼鱼游泳活动显著减少。转录组分析发现，昼夜节律是DIN暴露后幼鱼中最一致富集的路径之一，关键时钟相关基因包括per1a、per3和nr1d1受到影响。此外，DIN被证明可扰乱神经内分泌和免疫相关生物标志物，表现为暴露于1000 ng/L DIN的幼鱼中多巴胺、GABA和IL-1β水平下降，以及三个DIN暴露组幼鱼中T3和T4水平降低。WGCNA（加权基因共表达网络分析）进一步识别了与甲状腺激素、多巴胺、孵化率和运动特征相关的基因模块。这进一步突出了昼夜节律调节、内分泌干扰、钙信号传导和行为损伤之间的联系。综上所述，这些发现表明，早期DIN暴露破坏了O. bidens中以昼夜节律为中心的神经内分泌网络，为新烟碱类杀虫剂对本土淡水鱼类的生态风险提供了机制性证据。

引言

新烟碱类杀虫剂（NEOs）污染近年来备受关注，原因在于其具有高水溶性、化学稳定性和在水体环境中的持久性，以及潜在但尚不明确的生态风险（Morrissey等，2015；Yamamuro等，2019）。NEOs最初旨在通过抑制烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）破坏昆虫神经系统来实现选择性害虫防治，然而其全球用量的持续增长导致水体环境中的浓度不断升高（Hermann等，2025；Taillebois等，2018）。因此，地表水中经常检测到NEOs残留，浓度范围为2.05 ng/L至9.3 μg/L，对水生生物构成高暴露风险（Chen等，2024；Kang等，2025；Qin等，2024；Zhang和Jiang，2023）。实验室研究表明，NEOs可能对水生生物产生有害的毒性效应，包括肝脏损伤、免疫和炎症反应、肠道微生物群失调以及DNA损伤（Cheng等，2025；Tang等，2025）。然而，大多数研究是在高NEOs暴露浓度下进行的。迄今为止，鲜有研究探讨环境相关浓度下NEOs对水生生物的毒性效应。

作为第三代新烟碱类杀虫剂（NEO），dinotefuran（DIN）比第一代NEOs具有更强的活性和持久性，其水溶性比第一代NEOs高几个数量级。因此，DIN所构成的生态风险受到了公众和相关监管机构的更多关注（Lu等，2023）。尽管DIN对陆地昆虫和某些水生无脊椎动物的毒性已被记录（Ji等，2025；Wu等，2024；Zhang等，2025），但关于环境浓度下DIN对水生生物的亚致死效应，尤其是在敏感的早期生命阶段的影响，目前仍知之甚少。这阻碍了对DIN实际生态风险的评估。另一个尚未充分探索的方面是NEOs破坏内源性昼夜节律的可能性（Fu等，2022；Tackenberg等，2020；Tasman等，2020, 2021）。昼夜节律是一组保守的转录-翻译反馈机制，协调生物体中行为、代谢、神经内分泌信号和免疫功能的每日振荡（Fagiani等，2022；Laothamatas等，2023；Patke等，2020）。核心昼夜节律钟组分（如CRY、PER和NR1D1）的干扰可跨越生理系统传播，从而将分子水平的失调转化为多系统功能损伤（Duan等，2025；Kong等，2026）。然而，尚未系统验证DIN是否在鱼类中充当环境昼夜节律干扰物（ECD），通过改变昼夜节律基因的表达触发复杂的亚致死效应，从而将昼夜节律的破坏与发育和行为毒性联系起来。

Opsariichthys bidens是一种广泛分布于东亚淡水河流和溪流中的小型鲤科鱼类，在河流食物网中占据重要的生态位（Feng等，2023）。由于其广泛的地理分布、对流动水栖息地的偏好以及对环境干扰的敏感性（Johansson等，2006），它是评估区域淡水生态系统健康的有用指示物种（Yue等，2025；Zhuang等，2025）。为弥补关于新烟碱类杀虫剂对本土鱼类O. bidens亚致死毒性的研究空白，我们利用O. bidens胚胎系统评估了发育早期阶段的DIN亚致死效应。行为表型分析基于运动活动和光暗反应性，生化检测涵盖神经递质、甲状腺激素和炎症生物标志物。还纳入了孵化率和畸形率等发育终点指标。此外，结合所有生物指标，利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）进行转录组分析。研究假设为：暴露于环境浓度的DIN会破坏以昼夜节律为中心的神经内分泌网络，从而将分子钟扰动与甲状腺激素失衡、神经递质改变、发育缺陷和行为功能障碍联系起来。本研究将通过连接分子响应与生化及个体层面的结果，为DIN生态风险评估提供机制性证据。

章节摘要

化学品

dinotefuran（DIN）（CAS号165252-70-0，纯度97%）购自北京百灵威科技有限公司（北京，中国）。将0.1 g DIN粉末溶解于1 mL二甲基亚砜（DMSO，分析纯，纯度≥99.9%，国药集团化学试剂有限公司，上海，中国）中配制储备液。然后将储备液稀释为不同浓度的暴露溶液，用于DIN暴露实验；稀释溶液中DMSO的最终浓度低于

暴露溶液浓度的化学分析

在DIN暴露实验期间，每日更换暴露溶液后0 h和24 h测量溶液中DIN浓度。结果表明，整个暴露期间测得的DIN浓度保持在标称值的约106.79%（87.25%–125.30%），从而证实了暴露系统的可靠性（表1）。

DIN暴露对O. bidens胚胎和幼鱼的发育毒性

为评估DIN暴露对O. bidens胚胎和幼鱼的发育毒性，亚致死

讨论

本研究发现表明，早期暴露于环境相关浓度DIN会破坏以昼夜节律为中心的调控网络，导致甲状腺激素失衡、神经递质抑制、钙/MAPK信号传导紊乱，并最终导致O. bidens的胚胎发育受损和光运动行为障碍。

结论

总之，早期DIN暴露导致O. bidens在发育、行为、内分泌、神经化学、免疫和转录组水平发生协同性紊乱。RNA-seq、生化检测和WGCNA的整合支持了一种潜在的神经-钟-内分泌机制，其中时钟基因破坏与甲状腺激素失衡、DA/GABA耗竭、免疫调节和钙/MAPK信号传导紊乱相耦合。这种多层次紊乱为……提供了机制性解释

资金

本研究受中国生态环境部生物多样性调查与评估项目（资助号2019HJ2096001006）和国家自然科学基金委员会中国（资助号31772851）资助。

作者声明

我们已阅读并遵守贵刊的伦理标准声明。我们确认所有作者均对本工作做出了实质性贡献，该手稿尚未发表或在其他地方接受审阅。本手稿的作者声明他们与本工作无任何利益冲突。本次投稿已获得所有作者及研究所在大学的批准。

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Meng-Na Xiao：调查、数据整理、形式分析、撰写初稿、撰写审阅与编辑。Mao-Mao Dong、Shan-Shan Dong、Xiao-Yu Du和Xin-Xin Chen：样本收集与预处理。Li-Hua Yang：重组与删除冗余。Kai-Jian Wei和Xu-Fa Ma：资金获取、项目管理、监督、撰写审阅与编辑。

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华中农业大学鱼类学院，中国武汉430070