《Environmental Pollution》：Chronic exposure to polyethylene and tire wear particles changes the associative behaviour in cyprinid fishes
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PCM对斑马鱼胚胎肌肉发育的毒性机制研究显示，1-1.5 mg/L浓度暴露导致肌肉萎缩、细胞融合异常及基因表达失调，转录组分析揭示肌发育、分化相关基因紊乱，伴随ROS升高和凋亡增加，GSEA证实TNF-α/NF-κB通路激活与肌肉萎缩相关，NF-κB抑制剂可缓解毒性。
传文寅|曾素文|彭玉阳|陈小梅|黄勇|杨欣|刘玲|张敏宏|卢慧强
中国江西省赣南医学院第一附属医院遗传发育与再生医学中心，国家重点实验室（大分子药物与大规模制备）及细胞生长因子药物与蛋白质生物制品国家工程研究中心江西分部，赣州341000
摘要：
丙环唑（PCM）是一种广泛用于农业生产中控制灰霉病和核盘菌病的杀菌剂，已知具有肝毒性和内分泌干扰作用；然而，其潜在的肌肉毒性尚未得到充分研究。为了评估其肌肉毒性及其机制，将斑马鱼胚胎暴露于PCM（1、1.25、1.5 mg/L）中，直至受精后72小时（hpf）。转基因模型显示，PCM暴露与肌肉病理表型相关，包括肌肉萎缩和异常的肌肉细胞融合。转录组分析发现，参与肌肉发育、分化、融合和运动功能的基因出现广泛失调。PCM暴露还伴随着活性氧（ROS）水平的升高以及受影响组织中的细胞凋亡增加。基因集富集分析（GSEA）表明，Toll样受体和细胞凋亡信号通路相关基因富集，这些通路与肌肉萎缩有关。综合分析表明，PCM诱导的肌肉毒性与TNF-α/NF-κB信号通路和氧化应激的协调变化有关。值得注意的是，与NF-κB抑制剂联合使用可部分缓解PCM诱导的肌肉萎缩。这些发现表明，PCM暴露会在发育中的斑马鱼中诱导肌肉毒性，这与氧化应激和炎症相关的细胞凋亡反应有关。本研究为丙环唑相关的骨骼肌毒性提供了机制上的见解，并有助于理解其对水生生物的潜在影响。
引言
农业杀菌剂常用于提高作物产量和质量（Parra等人，2025年）。然而，它们在环境中的持久性和移动性引发了人们对它们可能对非目标水生生物造成危害的日益关注（Zubrod等人，2019年）。水生脊椎动物在其早期发育阶段特别容易受到化学物质的影响，因为这一时期的干扰可能导致功能损害，从而影响它们的生态适应性和生存能力（McGee等人，2012年；Weis，2014年）。
骨骼肌在水生生物的运动、摄食和躲避捕食者方面起着关键作用，因此其正常发育对早期生存至关重要（Saint-Amant和Drapeau，1998年；Seebacher等人，2015年）。骨骼肌结构或功能的破坏会损害运动性能，从而降低生存率和生态适应性（Seebacher等人，2015年）。尽管骨骼肌在调节生态相关行为方面非常重要，但在水生生物的环境毒理学研究中，它受到的关注却远低于肝脏、神经系统或内分泌组织等器官。
新兴证据表明，各种环境污染物可诱导肌肉毒性（Tam和Rand，2024年）。例如，长期暴露于氧化铜纳米颗粒已被证明会导致肌肉损伤，包括退化和萎缩，并改变参与肌肉发育的基因表达（Mani等人，2020年）。同样，接触黑磷会改变与肌肉相关的基因（tnni, tnni, tnnc）的表达，表明斑马鱼胚胎的收缩机制受到干扰（Yang等人，2021年）。这些污染物在水生系统中的持久性突显了它们对水生生物的潜在肌肉毒性风险。
丙环唑（N-(3,5-二氯苯基)-1,2-二甲基环丙烷-1,2-二甲酰胺）是一种广泛用于农业生产中控制灰霉病和核盘菌病的二甲酰胺类杀菌剂（Tomigahara等人，2014年），具有预防和治疗双重作用（Wang等人，2021年）。由于利用效率低，施用的PCM有很大一部分会残留在环境中（Silva等人，2019年）。环境监测研究报道了地表水中存在丙环唑残留，浓度通常为ng/L级别（Zheng等人，2016年）。例如，在中国东南部的九龙河中检测到约3904 ng/L的浓度（Wu等人，2021年；Zheng等人，2016年），这表明它有可能对水生生物造成暴露（Chen等人，2010年；Yun等人，2024年）。重要的是，本研究中使用的丙环唑浓度通常高于当前环境监测调查报告的浓度（Holden等人，2016年；Wolf和Segner，2023年）。选择这些暴露水平是为了便于识别早期发育过程中的敏感靶组织和潜在的分子反应（Wolf和Segner，2023年）。因此，目前的发现应主要被视为支持肌肉毒性机制的证据，而不是对当前环境暴露情景下不良影响的直接预测。
越来越多的证据表明，丙环唑可以对多个生物系统产生毒性作用。在成年斑马鱼中，丙环唑已被证明会损害大脑、肠道和鳃（Lai等人，2021年），而在胚胎中则会导致心包水肿并干扰脂质代谢和行为（Ostby等人，1999年）。然而，它是否会对水生生物的肌肉造成特异性毒性尚不清楚。基于对PCM诱导的斑马鱼胚胎畸形的初步观察，我们假设丙环唑可能会干扰肌肉发育，类似于其他环境污染物如氧化铜纳米颗粒（Mani等人，2020年）、三苯基磷酸酯（Shi等人，2019年）、氯吡硫磷（Gómez-Canela等人，2017年）和某些抗生素（Zhang等人，2016年）的影响。调控丙环唑诱导的脊椎动物肌肉毒性的确切分子途径需要进一步研究。
斑马鱼（Danio rerio）是研究脊椎动物肌肉发育和毒性的成熟模型。其肌肉结构、发育过程和遗传途径高度保守（Dalle Carbonare等人，2024年）。斑马鱼的一个显著优势是慢速肌纤维和快速肌纤维的清晰分离，这与羊膜动物中混合的模式不同（Talbot和Maves，2016年）。这有助于精确观察不同类型肌纤维的效应。快速肌肉发育在受精后17小时开始自发收缩，24小时时可见有序的肌节，从而可以有效地评估发育过程中的干扰（Zhao等人，2025年）。
肌肉萎缩的机制很复杂，炎症细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）已被认为与肌肉退化有关，部分原因是通过产生活性氧（ROS）。此外，核因子κB（NF-κB）的激活也被广泛报道为肌肉萎缩的调节因素（Liu等人，2025年；Thoma和Lightfoot，2018年）。因此，使用斑马鱼来评估丙环唑对骨骼肌的发育影响，并通过转录组分析、免疫荧光和Western blotting等方法探索其潜在的分子机制。
实验部分
斑马鱼养殖
野生型AB和转基因斑马鱼品系Tg(-1.9mylpfa:EGFP)及Tg(β-actin:ras-GFP)在中国上海的海盛水产循环系统中饲养，该系统隶属于赣南医学院第一附属医院的遗传发育与再生医学中心。
Tg(-1.9mylpfa:EGFP)转基因斑马鱼品系在斑马鱼mylpfa基因的1.9 kb启动子片段控制下表达增强的绿色荧光蛋白（EGFP），该基因特异性表达于...
丙环唑暴露导致斑马鱼幼体发育毒性
在受精后72小时（hpf），暴露于丙环唑的斑马鱼幼体表现出明显的浓度依赖性发育异常。1.0 mg/L组的幼体头部轻微弯曲，而1.25 mg/L组的幼体头部弯曲更为明显，同时伴有尾部弯曲。暴露于1.5 mg/L丙环唑的幼体表现出最严重的表型，其特征是明显的轴向和躯干弯曲（图1A）。定量分析进一步显示...
讨论
在这项研究中，斑马鱼被用作脊椎动物模型，系统地评估了丙环唑在胚胎和幼体阶段的发育毒性，并利用转录组方法探讨了其潜在的机制。我们的结果表明，丙环唑暴露与广泛的转录变化相关，特别是影响参与骨骼肌发育、分化和功能的基因。综合形态学、行为学...
结论
本研究表明，丙环唑暴露会干扰斑马鱼的骨骼肌发育，表现为肌细胞融合受损、肌肉萎缩以及与肌肉相关的基因表达失调。结果提示，丙环唑暴露与TNFα信号通路增强、氧化应激、NF-κB通路异常激活以及肌肉组织中细胞凋亡增加有关。重要的是，抑制NF-κB可以部分缓解丙环唑引起的肌肉缺陷。
作者贡献声明
曾素文：验证、调查、数据管理。彭玉阳：方法学、正式分析。陈小梅：写作——审稿与编辑、调查。传文寅：写作——审稿与编辑、初稿撰写。卢慧强：写作——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。黄勇：写作——审稿与编辑。杨欣：验证、调查。刘玲：调查。张敏宏：写作——审稿与编辑、监督、概念化
数据可用性声明
本研究生成的数据集可向相应作者索取。
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金[32170853]、江西省自然科学基金[20212ACB205007]、江西省教育厅科学技术基金[GJJ201002]以及吉安市自然科学基金项目[20222-201856]的支持。
