暨南大学游静组揭示新烟碱类杀虫剂啶虫脒长期低剂量暴露影响斑马鱼的生殖内分泌系统

近日，暨南大学游静教授课题组在Environmental Science & Technology上发表了题为“Long-Term Exposure to Neonicotinoid Insecticide Acetamiprid at Environmentally Relevant Concentrations Impairs Endocrine Functions in Zebrafish: Bioaccumulation, Feminization, and Transgenerational E?ects”的研究论文。该研究通过新烟碱类杀虫剂啶虫脒对斑马鱼幼鱼长期暴露，发现环境相关浓度下啶虫脒长期暴露对斑马鱼存在内分泌干扰效应，并影响子代。

新烟碱类杀虫剂因其广泛使用和对水生生物的不利影响而受到世界各国的关注，但长期低浓度暴露对鱼类繁殖的影响却知之甚少。该研究以斑马鱼为研究对象，在环境相关浓度的啶虫脒长期暴露后，探究其生物累积、组织间分布、生物转化以及下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴和繁殖的不利影响，并特别关注其从亲代到子代的传递效应。研究中将受精后20天的斑马鱼幼鱼暴露于啶虫脒（0.19–1637 μg/L）中154天，发现啶虫脒在成鱼体内可生物累积，并发生生物转化，而且母体化合物啶虫脒及其转化产物去甲基啶虫脒可从亲代传递到子代。即使在最低暴露浓度下，啶虫脒也导致了亲代存活率下降及显著的雌性化。亲代成鱼体内性激素水平发生显著改变（性腺中17β-雌二醇显著升高，雄烯二酮显著降低），HPG轴相关基因和肝脏中vtg1基因在雌鱼和雄鱼中的表达具有性别差异。此外，亲代暴露于啶虫脒导致子一代胚胎孵化率降低，畸形率增加。该研究强调了啶虫脒可作为一种内分泌干扰物潜在影响鱼类的繁殖，后续应更多关注新烟碱类杀虫剂及其代谢产物长期暴露对水生态系统的影响。

154天暴露结束后，各暴露组亲代存活率显著下降（对照组及各暴露组（0.19、1.19、17.2、155、1637 μg/L）存活率分别为75 ± 2%、57 ± 4%、63 ± 2%、64 ± 3%、62 ± 1%、63 ± 4%），表明啶虫脒在环境浓度（0.19 μg/L）下即造成斑马鱼存活率下降了24%；同时各处理组雌鱼比例显著升高（对照组及各暴露组雌鱼比例分别为45 ± 2%、63 ± 1%、61 ± 1%、59 ± 1%、56 ± 1%、55 ± 2%）。这是首次观察到在下长期暴露于环境相关浓度啶虫脒后，斑马鱼出现雌性化的性别偏移，表明啶虫脒会影响斑马鱼的性别分化和性别决定。斑马鱼性腺中17β-雌二醇与睾酮的比例在155 μg/L暴露组显著升高。啶虫脒打破了斑马鱼体内性激素的平衡，干扰了斑马鱼的性别分化，从而导致斑马鱼雌性化。可见，长期暴露在环境相关浓度的啶虫脒会导致生殖功能障碍。

HPG轴上基因的转录水平被用作激素变化的生物标志物。啶虫脒暴露引起的HPG轴基因表达变化具有明显的性别差异。雌鱼大脑中，gnrh2、gnrh3、ar、cyp19b、fshβ、lhβ基因表达上调，而在雄鱼大脑中表达下调；雌鱼卵巢中，fshr、3βhsd、cyp11a、cyp17、cyp19a基因表达下调，而在雄鱼精巢中表达上调。此外，肝脏中vtg1基因在雌鱼中表达下调，而在雄鱼中表达上调。

HPG轴相关基因和性腺中性激素水平的反馈回路，以及肝脏中vtg1基因表达上调解释了啶虫脒暴露后雄鱼雌性化的可能机制，进一步说明了啶虫脒对斑马鱼的雌激素效应。雄鱼性腺中cyp19a基因表达上调分别促进了雄烯二酮转化为雌酮和睾酮转化为雌二醇，调控雄烯二酮的上游基因（fshr、lhr、cyp11a、3βhsd、cyp17）表达的增加也促进了雌二醇的合成，性腺中雌二醇水平的升高导致了雄鱼雌性化。此外，雌二醇水平升高可能通过负反馈作用下调下丘脑中gnrh2、gnrh3基因和垂体fshβ、lhβ基因的表达。另一方面，啶虫脒与肝脏中雌激素受体结合，可能导致雄鱼vtg1基因表达上调。

本研究表明长期暴露于环境相关浓度的啶虫脒可改变斑马鱼HPG轴类固醇合成相关基因的表达，影响性腺中性激素生成，改变其性别比例，甚至降低鱼的存活率。啶虫脒具有母代传递效应，亲代暴露可影响子一代胚胎发育。该研究有助于更完整地认识啶虫脒对水生生物的危害，为科学防控新烟碱类杀虫剂污染提供参考依据。

暨南大学环境学院李慧珍副教授为论文通讯作者，暨南大学环境学院马雪博士后为论文第一作者。据悉，该研究涉及的野生型斑马鱼品系，来自国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心。