环境相关浓度二甲戊灵在雌性暗鱼(Oryzias melastigma)中的组织特异性蓄积、消除、毒理学效应及其潜在机制

《Environmental Pollution》:Tissue-specific accumulation, depuration, and toxicological effects of environmentally relevant concentration of prometryn in female marine medaka ( Oryzias melastigma) and its potential mechanism

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月13日 来源:Environmental Pollution 7.2

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   摘要普罗麦津,一种典型的硫甲基三嗪类除草剂,已在全球沿海水域中频繁检测到,其对海洋生物的长期生态风险引发了紧急关注。本研究调查了雌性海洋青鳉 (Oryzias melastigma) 暴露于环境相关浓度 10 及更高亚致死浓度 100 μg/L 普罗麦津 42 天后,随后进行

  

摘要

普罗麦津,一种典型的硫甲基三嗪类除草剂,已在全球沿海水域中频繁检测到,其对海洋生物的长期生态风险引发了紧急关注。本研究调查了雌性海洋青鳉 (Oryzias melastigma) 暴露于环境相关浓度 10 及更高亚致死浓度 100 μg/L 普罗麦津 42 天后,随后进行 18 天排泄期的组织特异性生物积累、排泄及毒理学效应。普罗麦津表现出剂量和时间依赖性的生物积累,暴露后肝脏、肠道和卵巢中的普罗麦津浓度分别达到峰值 7.5、7.1 和 6.9 μg/g。普罗麦津暴露提高了死亡率,抑制了生长,抑制了肝体指数和性腺体指数 (HSI/GSI),并在多种组织中诱导了严重的组织病理学改变。此外,暴露于 10 μg/L 普罗麦津导致 5,578 个差异表达基因 (DEGs),这些基因显著富集于过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR) 通路的组分中。分子对接确认了普罗麦津与 PPARα、PPARβ 和 PPARγ 亚型的稳定结合,表明其可能与 PPAR 信号通路存在相互作用。尽管超过 80% 的普罗麦津在前四天被消除,并在 18 天排泄后几乎检测不到,但仅低暴露组的体重恢复正常;HSI/GSI 在两个暴露前组中仍显著受抑制,且关键代谢调节因子显示出转录正常化不完全(排泄后 DEGs 仅减少至 2,438 个)。因此,普罗麦津暴露诱导的持久性不利影响在其环境存在停止后仍然存在。这些发现强烈提倡将分子和生理恢复指标纳入化学污染的生态风险评估中。

引言

除草剂在现代农业中发挥着至关重要的作用,并显著促进了作物产量的增加 (Li et al., 2026; McCance et al., 2018)。据估计,超过 70% 的施用农用化学品进入地表径流,并最终在海洋生态系统中积累 (Kroon et al., 2016; Castillo et al., 2024; Stehle and Schulz, 2015)。普罗麦津,一种典型的硫甲基三嗪类除草剂,被广泛用于农业和水产养殖以控制有害杂草,由于其半衰期长,已在全球沿海水域中频繁检测到 (Pan et al., 2023; Sun et al., 2023; Vryzas et al., 2011)。在中国,沿海海水中普罗麦津浓度范围为 4.41 至 7.12 μg/L (Zhang et al., 2021; Li et al., 2006)。鉴于普罗麦津已成为海洋环境中的常见污染物,近年来其潜在影响引发了紧急关注 (Zhang et al., 2024; Zhou et al., 2025)。
众多研究报告称,普罗麦津暴露可能会对水生生物产生不利影响,主要通过破坏代谢调节、免疫功能和氧化稳态 (Zhang et al., 2024; Wang et al., 2023)。例如,海参 (Apostichopus japonicus) 中普罗麦津的生物积累触发了严重的组织损伤和氧化应激 (Zeng et al., 2021)。同样,暴露于普罗麦津的硬骨鱼表现出显著的代谢失调和免疫抑制,导致早期生命阶段的高发病率和死亡率 (Huang et al., 2023; Ma et al., 2020; Samreen et al., 2022)。以前,几项研究调查了普罗麦津在包括贝类和海参在内的底栖无脊椎动物中的生物浓缩 (Tian et al., 2013; Liu et al., 2016),但鱼类积累、分布和排泄普罗麦津的机制仍不清楚。此外,现有研究主要集中于短期、高浓度暴露场景,使得环境相关浓度下普罗麦津的长期影响相对未被探索。
为了评估普罗麦津的慢性生态危害,本调查采用了海洋青鳉 (Oryzias melastigma),该物种被广泛认为是海洋生态毒理学的模型 (Kim et al., 2018; Li et al., 2020)。雌性青鳉暴露于环境相关 (10 μg/L) 和更高亚致死 (100 μg/L) 浓度 42 天,随后进行 18 天排泄期。首先,确定了普罗麦津在多种组织中的生物积累和排泄动力学,以评估内部化学分布及其随时间消除的效率。然后,通过全面的组织病理学分析和体长指数(包括存活率和生长)检查了普罗麦津对鱼类健康的影响。此外,通过肝脏转录组分析和分子对接调查了潜在的毒理学机制,鉴定出 PPAR 信号通路是普罗麦津诱导的代谢破坏的主要分子靶标。最后,评估了暴露后的恢复情况,以确定当普罗麦津被清除时生理稳态能否恢复。本研究推进了对除草剂污染给海洋生物带来的健康风险的理解。

章节片段

化学试剂

测试化合物普罗麦津 (CAS: 7287-19-6; > 99%) 和 DMSO (CAS: 67-68-5; > 99.6%) 均购自 Sigma-Aldrich (中国上海)。此外,有机溶剂甲醇 (CAS: 67-56-1) 和乙腈,以及 Oasis HLB 固相萃取柱 (500 mg/6 mL),均源自同一经销商。

受试生物的饲养

本研究中使用的海洋青鳉已在我们实验室设施中饲养多代。我们饲养了成熟雌性青鳉 (湿重:0.35 ± 0.02 g;标准

普罗麦津在鱼体内的生物积累与排泄

在 42 天暴露期间,海水中普罗麦津的浓度保持稳定,在 10 和 100 μg/L 普罗麦津暴露组中分别范围为 9.8?8.6 μg/L 和 99.6?86.2 μg/L。对照组的海水或鱼组织中未检测到普罗麦津,确认无背景污染。在所有组织中,普罗麦津呈时间和剂量依赖性显著积累 (图 1)。在前 7 天,普罗麦津在所有

讨论

本研究表明,普罗麦津在鱼组织中逐渐积累,导致组织损伤、氧化应激以及关键代谢通路的改变,尤其是 PPAR 信号通路和氧化磷酸化。排泄后,鱼类表现出显著恢复,因为这些变化和通路回归至基线水平。此外,转录和生理恢复展示了细胞修复的内在能力和提高的韧性

结论

本研究表明,环境相关的普罗麦津浓度 (10 μg/L) 在雌性青鳉中诱导了系统性多器官毒性。机制上,普罗麦津破坏了内源性抗氧化防御并诱导了明显的组织病理学损伤,转录组和分子对接分析表明 PPAR 信号通路是一个潜在靶标,以及氧化磷酸化。关键的是,我们的发现揭示了化学

CRediT 作者贡献声明

张鑫达:软件,方法论。王军:写作 – 审阅与编辑,监督,资金获取,概念化。Samreen:写作 – 原稿,软件,方法论,调查,形式分析

未引用参考文献

Gunkel, 1981; Li et al., 2022; Zhang et al., 2017; Zhang et al., 2024.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有任何已知的竞争财务利益或个人关系,这些可能会影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了 国家自然科学基金 (42376146) 和国家留学基金管理委员会 (CSC NO. 2022GXZ008162) 的支持。
Samreen|张鑫达|王军
中国海洋大学生命科学学院,山东青岛 266003
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