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姜黄素缓解阿维菌素诱导的大口黑鲈肝毒性与内质网应激:机制解析及人类健康风险评估
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月10日 来源:Journal of Hazardous Materials 12.2
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本研究针对阿维菌素(ABA)在水产养殖中的生态风险,通过评估0.012 mg/L ABA暴露对大口黑鲈的慢性毒性效应,发现其导致71-82%存活率下降、肝损伤及氧化应激/凋亡/自噬等多通路紊乱。研究人员创新性采用50-200 mg/kg膳食姜黄素(CUR)干预6周,证实CUR通过激活Nrf2/Keap1抗氧化通路、抑制NF-κB/p38-MAPK炎症通路及调控Bax/Bcl2/Cas-3凋亡通路,显著改善肝脏病理并降低ABA在肌肉组织中的生物蓄积。该成果为水产养殖中农药毒性防控提供了天然解毒策略,发表于《Journal of Hazardous Materials》。
随着全球人口逼近95亿,农药使用量激增导致水生生态系统持续承压。阿维菌素(ABA)作为高效广谱杀虫剂,虽在哺乳动物中因血脑屏障相对安全,但其脂溶特性使其在水体残留可达58小时半衰期,对虹鳟鱼的LC50
低至1.5 μg/L。更严峻的是,亚洲水产养殖中ABA滥用现象普遍,而作为重要经济鱼种的大口黑鲈(Micropterus salmoides)长期暴露机制尚未阐明。
针对这一科学盲区,四川省自然基金资助团队开展了一项突破性研究。通过构建6周慢性暴露模型,发现0.012 mg/L ABA导致鱼类存活率骤降28%,并首次系统揭示其通过三重机制诱发肝损伤:1)激活grp78/IRE1α/CHOP通路引发内质网应激(ER stress);2)通过Bax/Bcl2/Cas-3级联反应触发凋亡;3)上调LC3 II/p62诱导异常自噬。更关键的是,研究创新性引入膳食姜黄素(CUR)干预,发现200 mg/kg剂量可同时调控Nrf2/Keap1和NF-κB/p38-MAPK双通路——前者使MDA水平降低47%,后者使促炎因子IL-1β表达下调62%。
技术方法上,研究采用气相色谱检测肝脏/肌肉ABA残留量,qPCR分析12种应激/凋亡相关基因表达,结合HE染色和透射电镜观察超微结构改变。实验设计包含5组:对照组、ABA暴露组(B)、ABA+50 mg/kg CUR组(C)、ABA+100 mg/kg CUR组(D)、ABA+200 mg/kg CUR组(E),每组设3重复。
【生长性能与行为变化】
数据显示ABA暴露组平均体重较对照组降低19%(p<0.05),而高剂量CUR组反超对照组8%(p<0.01)。行为学观察发现ABA组出现游动失衡和摄食抑制,CUR干预后恢复正常。
【氧化应激与炎症调控】
通过检测SOD/GSH-Px活性,发现CUR使抗氧化酶恢复至基线水平。ELISA显示200 mg/kg CUR使TNF-α降低54%,同时上调抗炎因子IL-10达2.3倍。
【细胞死亡机制】
TUNEL染色显示ABA组凋亡率升高6倍,CUR使bcl2表达提升210%。自噬标志物LC3 II在CUR组降低至ABA组的43%。
【ER应激与健康风险】
IRE1α磷酸化水平在CUR组下降68%,肝脏ABA残留量减少72%。计算目标危害系数(THQ)显示CUR使人类膳食风险降低至安全阈值以下。
这项研究的意义在于:首次阐明ABA通过多通路交叉作用诱发鱼类肝损伤的分子机制;验证CUR作为天然解毒剂可同时干预氧化/炎症/凋亡/自噬/ER应激五重通路;为制定水产养殖中ABA安全使用标准提供数据支撑。论文通讯作者Song Yang指出,该策略有望推广至其他经济鱼类的农药毒性防控,相关成果已申请四川省重点研发计划资助。
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