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氟虫腈商业制剂对斑马鱼胚胎骨骼发育的毒性效应研究显示，5-100μg/L浓度下均导致高死亡率、孵化率降低及骨骼结构异常，验证了其胚胎毒性和骨骼发育毒性。
约瑟夫·曼布翁古（Joseph Mamboungou）|乔瓦娜·埃伦·莫拉（Giovana Ellen Moura）|卢塞莉亚·贡萨尔维斯·维埃拉（Lucélia Gon?alves Vieira）|蒂亚戈·洛佩斯·罗查（Thiago Lopes Rocha）
巴西戈亚斯州戈亚尼亚市，戈亚斯联邦大学热带病理学与公共卫生研究所环境生物技术及生态毒理学实验室
摘要
氟虫腈（Fipronil，简称FIP）属于苯基吡唑类杀虫剂，是一种高效、广谱的杀虫剂，在农业和兽医领域具有多种应用，主要用于控制害虫和媒介生物。然而，基于氟虫腈的商业制剂对鱼类早期发育阶段（尤其是骨骼系统）的作用机制及其危害性仍知之甚少。因此，本研究旨在通过多生物标志物方法，重点探讨氟虫腈对斑马鱼（Danio rerio）发育的影响，特别是其对骨骼发育的毒性作用。实验中，斑马鱼胚胎在半静态条件下暴露于不同浓度的氟虫腈（5、10、25、50和100 μg L?1）环境中，同时设置阴性对照组、溶剂对照组和阳性对照组。评估指标包括死亡率、孵化率、神经毒性、心脏毒性、形态变化以及软骨和骨骼的变化。结果表明，即使在低浓度下，氟虫腈也会导致斑马鱼胚胎和幼鱼的死亡率升高、孵化率降低，并引发神经毒性、心脏毒性以及显著的形态、生物测量和骨骼异常，如体型缩小、结构异常及骨骼形成受阻。总体而言，本研究揭示了氟虫腈对鱼类骨骼发育的潜在生态毒性影响。
引言
氟虫腈（FIP，化学式为5-氨基-1-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯]-4-[(三氟甲基)磺酰]-1H-吡唑-3-氰酸酯）属于苯基吡唑类杀虫剂，属于第二代高效广谱杀虫剂（da Costa Chaulet等，2019；Jaiswal等，2024；Naumann等，2022）。由于这些特性，基于氟虫腈的制剂被广泛应用于多种农作物种植。此外，它们还用于兽医领域，以控制多种节肢动物，主要包括螨虫、昆虫和蛛形纲动物（Bhatt等，2023；Gon?alves等，2022；Obaid等，2025）。氟虫腈通过接触或摄入起作用，作为抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA）的拮抗剂，与GABA A型和C型（GABAA,C）受体结合，从而阻断昆虫中枢神经系统中的氯离子通道（Gupta和Anadón，2018；Obaid等，2025）。当氯离子无法与这些受体结合时，会在细胞内外积累，导致离子浓度失衡，进而刺激昆虫神经系统，引发过度兴奋并最终死亡（Pisa等，2021）。
在巴西，含有氟虫腈的制剂是使用最广泛的杀虫剂之一，例如用于农业的Regent? 800 WG、用于大型动物的Topline?以及用于城市害虫控制的Fipromix（Cuenca等，2022；Gibbons等，2015；Lima等，2004）。尽管氟虫腈被广泛商业化，但在巴西（Cuenca等，2022；Gon?alves等，2022）以及拉丁美洲、非洲和亚洲的多个国家（Bonmatin等，2021），其使用并未受到水质标准的正式监管。这一情况令人担忧，因为2018至2022年间，巴西每年售出的氟虫腈量超过1,500吨（IBAMA，2024）。在巴西南部地区（南里奥格兰德州和圣卡塔琳娜州）的农村环境中已检测到氟虫腈的存在。对稻田附近溪流的监测显示，氟虫腈浓度范围为0.05至26.2 μg L?1（Farias等，2013；Silva等，2009）。在巴拉那州的蒂巴吉河流域，甚至检测到高达0.708 μg L?1的氟虫腈浓度（Vieira等，2019）。最近在亚马逊河流域（巴西北部），55%的样本中检测到氟虫腈，部分样本的浓度达到约100 ng L?1（Rico等，2022）。在美国（95.9 ng L?1）、英国（309 ± 104 ng L?1）和中国（0.84至2.72 ng L?1）也发现了高浓度的氟虫腈（Budd等，2023；Yoder等，2024；Shi等，2020）。
氟虫腈暴露可对多种生物类群产生生态毒性影响，包括昆虫（Hashimoto等，2019）、鸟类（Gul等，2025）、哺乳动物以及水生动物，如软体动物（Arslan和Günal，2023）、鱼类（Huang等，2019）和两栖动物（Mamboungou等，2024）。尽管已有大量研究，但氟虫腈已被证实对多种动物具有毒性，且其毒性作用机制与预期不同。例如，在斑马鱼（Danio rerio）中，氟虫腈会与甘氨酸受体相互作用，而非GABA受体，并在333 μg L?1的浓度下导致肌肉收缩紊乱和尾鳍扭曲（Stehr等，2006）。此外，含氟虫腈的Regent? 800WG制剂在64 μg L?1浓度下七天后会抑制Lithobates catesbeianus和Leptodactylus fuscus蝌蚪的乙酰胆碱酯酶（AChE）活性，并扰乱其能量代谢（Silberschmidt Freitas等，2022）。在淡水鱼Oncorhynchus mykiss中，0.2 mg L?1浓度的氟虫腈会提高肝组织中的caspase-3水平，进而增加丙二醛（MDA）、8-羟基-2-脱氧鸟苷（8-OHdG）和髓过氧化物酶（MPO）的浓度（U?ar等，2020）。此外，在0.05至0.2 mg L?1浓度下暴露的O. mykiss红细胞核出现异常（如微核），表明其具有潜在的致突变性（U?ar等，2021）。
综上所述，这些毒性效应凸显了氟虫腈的整体生态毒性，增加了其对水生生物的潜在危害（Bonmatin等，2015；Ghazanfar等，2018；Mamboungou等，2024；Santillán Deiú等，2021；U?ar等，2020）。然而，目前尚无研究专门评估基于氟虫腈的商业制剂对鱼类骨骼发育的影响（Wang等，2024），尽管有研究表明氟虫腈可能影响软骨（Cooper等，2024）。在污染物评估中，脊椎动物骨骼作为关键形态结构，对外部干扰极为敏感（da Cunha Canevari等，2025；Li等，2021；May和El-Sabaawi，2024；Wu等，2025）。
在此背景下，鱼类已成为生态毒性研究中评估骨骼发育的理想模型（Fernández等，2018；Wang等，2024；Wu等，2025）。其中，斑马鱼（D. rerio）因其骨骼发育迅速、颅骨结构清晰且发育路径明确而成为此类研究的理想模型（Tarasco等，2019；Tonelli等，2020；Wu等，2025）。近年来，斑马鱼的重要性进一步得到强调，因其符合生物伦理标准（Canedo等，2022）。此外，斑马鱼还具有独特的快速骨骼发育特性。这些特点使得多种技术可用于评估骨骼发育的不同阶段（Tonelli等，2020）。因此，斑马鱼在生态毒性研究中越来越受到重视（Mamboungou等，2022；Ribeiro等，2020；Trigueiro等，2020）。
因此，本研究旨在利用多生物标志物方法评估基于氟虫腈的商业制剂（Topline? Pour On）对斑马鱼（D. rerio）发育的影响，重点关注骨骼发育毒性。本文是首次探讨氟虫腈对鱼类骨骼发育影响的文献。
部分内容摘要
化学物质
用于控制节肢动物体外寄生虫的含氟虫腈的商业制剂（Topline? Pour-On）中，氟虫腈的浓度为10 g L?1（批次144/22），购自Boehringer Ingelheim（巴西）。实验所用测试浓度（5、10、25、50和100 μg L?1）是通过将1 mg L?1的氟虫腈溶解在0.001% DMSO的超纯水中制备得到的（Moreira等，2022；Park等，2020）。死亡率和孵化率
实验结果显示，氟虫腈暴露会导致斑马鱼胚胎和幼鱼的死亡率随浓度增加而上升（图1A）。5至25 μg L?1的浓度下死亡率较低（3.33%至13.33%），而50至100 μg L?1的浓度下死亡率显著升高（96.67%）。与对照组相比，所有氟虫腈浓度均显著增加了死亡率（除了最低浓度5 μg L?1）。结论
本研究采用多生物标志物方法，证实了基于氟虫腈的商业制剂对斑马鱼（D. rerio）的生态毒性。实验结果表明，即使在环境相关浓度下，该制剂也会导致显著死亡率、孵化率抑制、神经毒性、心脏毒性以及形态变化。伦理方面
所有实验操作均遵循动物实验的伦理标准。同时，我们采取了严格措施，尽量减少动物的痛苦和不适。本研究使用的动物数量符合获取可靠数据的需求。本文未涉及任何作者进行的涉及人类参与者的研究。作者贡献声明
约瑟夫·曼布翁古（Joseph Mamboungou）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据管理。乔瓦娜·埃伦·莫拉（Giovana Ellen Moura）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析。卢塞莉亚·贡萨尔维斯·维埃拉（Lucélia Gon?alves Vieira）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析。蒂亚戈·洛佩斯·罗查（Thiago Lopes Rocha）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、指导、方法论设计、数据管理、概念构思。未引用参考文献
GraphPad Prism 8软件，2019；Pereira等，2020；Pinto等，2024；Pitombeira de Figueirêdo等，2025CRediT作者贡献声明
约瑟夫·曼布翁古（Joseph Mamboungou）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析。乔瓦娜·埃伦·莫拉（Giovana Ellen Moura）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析。卢塞莉亚·贡萨尔维斯·维埃拉（Lucélia Gon?alves Vieira）：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析。蒂亚戈·洛佩斯·罗查（Thiago Lopes Rocha）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、指导、方法论设计、数据管理、概念构思。
