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中國科學院水生生物研究所近日的一項研究成果揭示了揮發性化合物2,4,6-三氯苯甲醚（2,4,6-TCA）對斑馬魚形態發育、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，為評估其環境風險提供了重要參考。相關論文近期發表在《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技術檢測了暴露在不同濃度的2,4,6-TCA水體和斑馬魚體內的化合物含量，結果顯示，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚體內2,4,6-TCA濃度顯著升高。形態發育觀察結果表明，暴露于2,4,6-TCA的斑馬魚出現了顯著的畸形現象，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系（圖1）。
圖1 斑馬魚的暴露濃度及其畸形發育形態觀察和統計
進一步的研究使用激光共聚焦顯微鏡和熒光定量PCR技術，分析了2,4,6-TCA對斑馬魚氧化應激的影響。結果表明，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚體內氧化應激水平顯著升高，尤其在心臟畸形區域，氧化應激相關熒光信號強度明顯增強。此外，氧化應激相關的酶活性及基因表達水平也發生了相應變化（圖2）。
圖2 2,4,6-TCA暴露對斑馬魚氧化應激的影響
通過對凋亡細胞的激光共聚焦熒光圖進行半定量分析發現，隨著暴露濃度的增加，斑馬魚頭部、消化道、脊柱和心臟畸形區凋亡細胞的熒光信號強度逐漸增加；且細胞凋亡相關基因（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，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。結果顯示，暴露組斑馬魚的平均心率、血流量和血流速均出現下降，心臟發育相關基因在某些暴露組中顯著上調。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，可能導致斑馬魚體內較強的氧化應激反應，進而引發脂質過氧化和大量細胞凋亡，最終導致斑馬魚胚胎發育畸形，心臟功能和運動能力受損。這些發現為評估2,4,6-TCA的環境風險和制定早期預警機制提供了重要依據。
該研究由水生所分析測試中心與魚類功能基因組學研究組合作完成。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院儀器設備功能開發技術創新項目(E229FX0401)和國家自然科學基金（32373120）的支持。