中國科學(xué)院水生生物研究所近日的一項研究成果揭示了揮發(fā)性化合物2,4,6-三氯苯甲醚（2,4,6-TCA）對斑馬魚形態(tài)發(fā)育、心臟功能和運動行為的顯著影響。該研究以斑馬魚為模型，深入探討了2,4,6-TCA的生物毒性，為評估其環(huán)境風(fēng)險提供了重要參考。相關(guān)論文近期發(fā)表在《Science of the Total Environment》期刊上(https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175316)。

研究團隊首先利用GCMSMS技術(shù)檢測了暴露在不同濃度的2,4,6-TCA水體和斑馬魚體內(nèi)的化合物含量，結(jié)果顯示，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚體內(nèi)2,4,6-TCA濃度顯著升高。形態(tài)發(fā)育觀察結(jié)果表明，暴露于2,4,6-TCA的斑馬魚出現(xiàn)了顯著的畸形現(xiàn)象，包括脊柱彎曲、尾部畸形、心包水腫以及卵黃囊水腫等。其中，心包水腫的嚴重程度與暴露濃度呈明顯的劑量依賴性關(guān)系（圖1）。

圖1 斑馬魚的暴露濃度及其畸形發(fā)育形態(tài)觀察和統(tǒng)計

進一步的研究使用激光共聚焦顯微鏡和熒光定量PCR技術(shù)，分析了2,4,6-TCA對斑馬魚氧化應(yīng)激的影響。結(jié)果表明，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚體內(nèi)氧化應(yīng)激水平顯著升高，尤其在心臟畸形區(qū)域，氧化應(yīng)激相關(guān)熒光信號強度明顯增強。此外，氧化應(yīng)激相關(guān)的酶活性及基因表達水平也發(fā)生了相應(yīng)變化（圖2）。

圖2 2,4,6-TCA暴露對斑馬魚氧化應(yīng)激的影響

通過對凋亡細胞的激光共聚焦熒光圖進行半定量分析發(fā)現(xiàn)，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚頭部、消化道、脊柱和心臟畸形區(qū)凋亡細胞的熒光信號強度逐漸增加；且細胞凋亡相關(guān)基因（p53,casp3,casp9,apaf1）的表達量顯著增加（圖3）。

圖3 2,4,6-TCA對斑馬魚細胞凋亡的影響

通過行為分析系統(tǒng)，研究進一步揭示了2,4,6-TCA對斑馬魚心臟功能和運動行為的影響。結(jié)果顯示，暴露組斑馬魚的平均心率、血流量和血流速均出現(xiàn)下降，心臟發(fā)育相關(guān)基因在某些暴露組中顯著上調(diào)。同時，運動行為分析表明，2,4,6-TCA暴露顯著降低了斑馬魚的游泳距離和速率。

該研究表明，2,4,6-TCA暴露引起的活性氧（ROS）積累，可能導(dǎo)致斑馬魚體內(nèi)較強的氧化應(yīng)激反應(yīng)，進而引發(fā)脂質(zhì)過氧化和大量細胞凋亡，最終導(dǎo)致斑馬魚胚胎發(fā)育畸形，心臟功能和運動能力受損。這些發(fā)現(xiàn)為評估2,4,6-TCA的環(huán)境風(fēng)險和制定早期預(yù)警機制提供了重要依據(jù)。

該研究由水生所分析測試中心與魚類功能基因組學(xué)研究組合作完成。左艷霞和周芳為論文的共同第一作者，黃容副研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項目(E229FX0401)和國家自然科學(xué)基金（32373120）的支持。