《Journal of Food Composition and Analysis》：Hematological and histological responses of common carp (
Cyprinus carpio) to paraquat and glyphosate under aqueous saffron extract as a mitigating agent
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近年来，尽管除草剂如百草枯（paraquat, PQ）和草甘膦（glyphosate, GLY）的危害效应已为人所知，但为满足全球不断增长的粮食需求，其农业应用仍在加剧。具有生物活性的草药提取物，例如藏红花（Crocus sativus）水提物，可能具有减轻除
近年来，尽管除草剂如百草枯（paraquat, PQ）和草甘膦（glyphosate, GLY）的危害效应已为人所知，但为满足全球不断增长的粮食需求，其农业应用仍在加剧。具有生物活性的草药提取物，例如藏红花（Crocus sativus）水提物，可能具有减轻除草剂对非靶标水生生物不良影响的潜力。本研究评估了藏红花水提物在减轻PQ和GLY单独及联合给药时对鲤鱼（Cyprinus carpio）血液学参数、血清生化标志物、组织病理学及残留蓄积的亚致死毒性的比较效果。结果表明，与对照组相比，单独及联合暴露于PQ和GLY均显著降低了红细胞（RBC）、白细胞（WBC）、血红蛋白（Hb）和红细胞压积（Ht）百分比（P < 0.05）。藏红花水提物联合处理显著改善了上述血液学参数，使其维持在接近对照水平。PQ、GLY及其联合暴露诱导血清总蛋白和白蛋白水平显著降低，同时血清肝酶天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）活性显著升高（P < 0.05），表明存在肝细胞损伤。藏红花联合处理显著减轻了除草剂诱导的酶活性升高，并有助于将蛋白质水平维持在接近基线值。组织病理学检查显示，PQ和GLY对鳃、肠和肝脏造成严重的组织改变。藏红花提取物补充发挥了组织特异性保护作用，部分减轻了肝脏损伤，而其改善鳃和肠组织的能力较弱。高效液相色谱（HPLC）分析证实了PQ和GLY残留物在各组织中的生物蓄积，其中肝脏在单一暴露条件下表现出最高蓄积量。值得注意的是，藏红花补充与两种除草剂组织残留水平的降低相关，尤其是在联合暴露条件下。总体而言，藏红花水提物显示出作为膳食缓解剂对抗鲤鱼除草剂诱导的生理应激和肝毒性的潜力，尽管其保护功效仍具有组织特异性。
**研究背景与意义**
全球环境的 anthropogenic 压力日益加剧，集约化农业和工业化进程导致大量化学农药进入生态系统。百草枯（paraquat, PQ）和草甘膦（glyphosate, GLY）是全球使用最广泛的两种除草剂，均具有高水溶性，易通过农业径流进入水生环境。在鱼类中，PQ 暴露可引发系统性氧化应激、血液学损伤、代谢紊乱及组织病变；GLY 暴露同样可诱导生理紊乱、鳃水肿和肝细胞空泡化等毒性效应。鲤鱼（Cyprinus carpio）既是敏感的环境生物指示物，也是全球重要的食用鱼来源，其可食组织中除草剂残留的蓄积直接威胁人类食品安全。藏红花（Crocus sativus）富含藏红花素、藏红花酸、藏红花醛等具有强抗氧化、抗炎和神经保护活性的生物活性成分，可能对除草剂诱导的毒性具有缓解作用。然而，针对藏红花水提物能否减轻除草剂毒性及其在食用鱼类中的残留蓄积，目前尚缺乏系统研究。基于此，研究人员提出假设：藏红花水提物补充可有效减轻 PQ 和 GLY 诱导的鲤鱼血液学、生化和组织异常。该研究旨在通过整合血液学参数、血清肝酶、组织病理学（鳃、肠、肝脏）及高效液相色谱（HPLC）残留分析，评估藏红花水提物对鲤鱼 PQ 和 GLY 单独及联合亚致死暴露的保护功效。
**研究设计与技术方法**
实验用鲤鱼（平均体重100 g）购自伊朗比尔詹德（Birjand，南呼罗珊省）商业鱼类养殖场，驯化后随机分为8组（每组12尾，每处理3个重复）：对照组（A）、PQ组（B，0.4 mg/L PQ）、GLY组（C，104.15 mg/L GLY）、PQ+GLY联合组（D，0.04 mg/L PQ + 10.415 mg/L GLY）、藏红花组（E，25 mg/L 藏红花水提物）、PQ+藏红花组（F）、GLY+藏红花组（G）及PQ+GLY+藏红花组（H）。研究采用的主要技术方法包括：（1）按照OECD Guideline No. 203进行96 h半数致死浓度（LC50）测定；（2）采用Neubauer血球计数板和氰化高铁血红蛋白法测定红细胞（RBC）、白细胞（WBC）、血红蛋白（Hb）和红细胞压积（Ht）；（3）Giemsa染色观察红细胞形态；（4）使用自动生化分析仪检测血清生化指标（葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、总蛋白、白蛋白）和肝酶（AST、ALT、ALP）活性；（5）苏木精-伊红（H&E）染色进行鳃、肠和肝脏组织病理学检查；（6）采用HPLC法检测各组织中的PQ和GLY残留量；（7）单因素方差分析（ANOVA）和LSD多重比较进行统计分析。
**研究结果**
**LC50测定**：96 h LC50值显示，PQ为4.01 mg/L，GLY为1041.53 mg/L，藏红花水提物为250.04 mg/L，相对毒性顺序为PQ > 藏红花水提物 > GLY。基于此确定后续实验的亚致死暴露浓度。
**血液学参数变化**：与对照组相比，PQ、GLY及其联合暴露显著降低了RBC计数、Hb浓度和Ht百分比（P < 0.05）；WBC计数在B组和D组显著下降，但在GLY单独暴露组（C组）未达显著水平。藏红花水提物共处理（F、G、H组）显著改善了上述血液学参数，使其恢复至接近对照水平，表明藏红花可有效拮抗除草剂诱导的血液毒性。
**血清生化指标变化**：PQ、GLY及其联合暴露导致血清胆固醇、甘油三酯、总蛋白和白蛋白水平显著降低，同时葡萄糖浓度显著升高（P < 0.05），其中联合暴露组（D组）代谢紊乱最为明显。藏红花水提物共处理显著恢复了脂质和蛋白质水平至生理基线值，并减轻了除草剂诱导的高血糖，H组恢复效果最显著。
**肝酶活性变化**：PQ、GLY及其联合暴露显著升高了血清AST、ALT和ALP活性（P < 0.05），表明肝细胞损伤和膜通透性增加。藏红花水提物共处理显著降低了除草剂诱导的肝酶升高，使其恢复至接近基线水平。这一结果与肝脏组织病理学观察到的肝保护效应一致。
**红细胞形态结构变化**：对照组红细胞形态正常；PQ和GLY暴露诱导红细胞变形和细胞质空泡化，联合暴露加重了这些异常。藏红花水提物单独处理仅引起轻微红细胞变化，且共处理显著减轻了除草剂诱导的红细胞结构损伤，提示藏红花具有膜稳定和细胞保护作用。
**鳃组织病理学变化**：PQ和GLY单独及联合暴露均诱导严重的鳃组织病变，包括次级鳃小片融合、鳃小片粘连、弯曲、水肿、动脉瘤和坏死，联合暴露组损伤最为严重。值得注意的是，藏红花水提物共处理未能改善除草剂诱导的鳃组织损伤，这可能与鳃上皮直接持续接触高浓度氧化性毒物导致的不可逆结构损伤有关。
**肠组织病理学变化**：除草剂暴露导致杯状细胞肿胀和增生、绒毛增大、炎症细胞浸润及黏膜坏死，联合暴露组损伤严重。与鳃组织类似，藏红花水提物共处理也未能有效减轻肠道的组织病理学改变，表明肠道黏膜屏障的直接化学刺激可能超越了系统性抗氧化能力。
**肝脏组织病理学变化**：PQ和GLY单独及联合暴露引起黑色素巨噬细胞聚集、肝细胞变性、中央静脉壁破裂和血管扩张等明显肝毒性病变，联合暴露使损伤加剧。与鳃和肠组织不同，藏红花水提物共处理显著减轻了除草剂诱导的肝脏组织损伤，保持了肝脏结构的完整性，显示了明确的肝保护作用。
**组织残留蓄积**：28天暴露后，PQ和GLY在鳃、肠和肝脏中均有检出。单一暴露下，肝脏是两种除草剂蓄积量最高的器官（PQ为846.4 μg/kg，GLY为943.3 μg/kg），其次为鳃和肠。PQ+GLY联合暴露改变了组织残留分布模式，但蓄积量仍显著。藏红花共处理与两种除草剂组织残留水平降低相关，其中PQ+GLY+藏红花组（H组）肝脏残留最低（PQ为68.2 μg/kg，GLY为124.1 μg/kg），表明藏红花补充可减少除草剂在组织中的蓄积。
**讨论总结与结论**
讨论部分指出，PQ和GLY诱导的毒性效应主要通过氧化应激机制介导，其引发活性氧（reactive oxygen species, ROS）过量产生，导致脂质过氧化和细胞膜损伤。藏红花中的活性成分（如藏红花素、藏红花酸、藏红花醛）具有强自由基清除能力、抗炎活性和膜稳定特性，能够有效拮抗除草剂诱导的氧化损伤，这解释了其在血液和肝脏组织中的保护作用。然而，鳃和肠道作为直接接触污染物的屏障器官，其结构损伤可能由高浓度毒物的直接化学刺激引起，超过了藏红花活性成分的系统性保护能力。研究的主要局限在于未评估存活率、生长性能、饲料效率和行为反应等功能参数，未来需结合毒代动力学研究和氧化应激通路、I/II相解毒酶、肠道屏障完整性等指标进行更深入的机制探讨。
研究结论为：亚致死浓度PQ和GLY单独及联合暴露可诱导鲤鱼（Cyprinus carpio）严重的生理应激、肝功能紊乱及系统性血液学和生化失衡。残留分析证实两种除草剂在鳃、肠和肝脏中的生物蓄积，肝脏是主要蓄积器官。联合暴露改变了组织残留分布特征，提示在摄取、代谢或排泄途径中存在复杂的非加性毒代动力学相互作用。藏红花水提物膳食补充表现出组织特异性的细胞保护作用：对鳃和肠道上皮的直接接触性结构损伤改善有限，但显著减轻了血液和肝脏组织的除草剂毒性。这种肝保护功效——表现为血清肝酶正常化、生化稳态恢复和组织除草剂负荷显著降低——主要归因于藏红花活性成分（包括藏红花素、藏红花酸、藏红花醛和酚类化合物）的自由基清除、抗炎和膜稳定特性。总体而言，藏红花提取物是一种有前景的植物源添加剂，可用于减轻水生生物除草剂诱导的氧化应激、肝毒性和生物蓄积。未来需开展专门的毒代动力学研究，整合氧化应激通路、I/II相解毒酶、肠道屏障完整性标志物和清除动力学，以全面阐明其作用机制，同时应聚焦于分离主要生物活性分子并建立经济高效的提取方案，以推动藏红花在可持续水产养殖中的实际应用。
