《Environmental Toxicology and Pharmacology》：Seafood-Based Dietary Cadmium Exposure Triggers Physiological Stress and Gene Dysregulation in Zebrafish
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本研究评估了不同环境相关镉浓度对斑马鱼生存、生长及生理生化指标的影响，发现随剂量升高镉诱导的氧化应激、酶活性抑制及基因表达异常显著增强，提示长期食用受镉污染海鲜存在健康风险。
作者列表：
Arumugam Yogeshwaran
Madhavan Subashchandrabose
Krishnan Anandhan
Said Hamid Thangal
Thirunavukkarasu Muralisankar
印度泰米尔纳德邦科伊姆巴托尔Bharathiar大学生命科学学院动物学系，邮编641046
摘要
本研究调查了海产品中含有的镉（Cd）对斑马鱼（Danio rerio）在45天内的生存率、生长情况、生化组成、消化酶和代谢酶活性以及抗氧化状态的影响。实验中，斑马鱼被喂食含有0 mg/kg Cd（对照组）以及四种与环境相关的镉浓度饲料：0.3 mg/kg（允许限值）、1 mg/kg（最低限值）、3 mg/kg（中等浓度）和5 mg/kg（最高限值）的Artemia片。结果发现，不同水平的镉对多种生物参数均具有显著的毒性作用。与对照组相比，暴露于不同镉浓度下的斑马鱼在生存率、生长表现、食物摄入指数、生化成分和消化酶活性方面均发生了明显变化。抗氧化酶和代谢酶活性表现出剂量依赖性反应：在低浓度下受到刺激，在高浓度下则受到抑制。高剂量镉导致脂质过氧化加剧，表明抗氧化能力下降会引发自由基生成增加和脂质膜损伤。基因表达分析显示，在低镉浓度下sod1、cat、nqo1和ogg1基因表达上调，而在高镉浓度下这些基因表达显著下调。mbpa和gfap基因也表现出剂量依赖性的失调；gsta1和apex1基因在高镉暴露下则受到强烈抑制，这表明镉具有神经毒性并会损害基因组修复功能。总体而言，研究结果表明长期摄入海产品中的镉会对斑马鱼的生物学和生理反应产生不利影响，从而对消费者健康构成潜在风险，强调了定期监测海产品中重金属污染的必要性。
引言
海产品包括各种鱼类、贝类和其他水生生物，是全球数十亿人获取高质量蛋白质、必需脂肪酸、维生素和矿物质的重要来源（Hosomi等，2012；Thomsen等，2022；Tufail等，2025）。除了营养价值外，海产品还通过渔业和水产养殖业支撑着全球生计，具有重要的经济和营养意义（Gul等，2024；Abeysinghe等，2025）。然而，日益严重的水体污染对海产品安全和公共健康构成了严重威胁（Fleming等，2006；Marques等，2010）。在各种污染物中，由于镉的毒性、持久性和在水生生物体内的生物累积性，重金属（尤其是镉）尤为令人担忧（Jitar等，2015；Strungaru等，2017；Plavan等，2017）。镉是一种非必需重金属，每年通过电镀、颜料生产和电池制造等工业活动排放约3万吨（Oldani等，2020；Boukadida等，2025；Monroy-Licht等，2025）。尽管有相关监管措施，镉仍通过工业排放、矿山径流、农业渗滤液、污水和大气沉降进入水生生态系统。与可生物降解的污染物不同，镉在环境中稳定存在，并在沉积物和水生生物体内积累（Tchounwou等，2012）。水生生物既可通过直接接触受污染的水体，也可通过食物链吸收镉，进而进入人类饮食。
人类即使暴露于低浓度镉，也会出现多种不良健康影响，包括肾功能障碍、内分泌紊乱、氧化应激、基因毒性、行为异常和癌症（Waisberg等，2003；Cambier等，2010；Acosta等，2016；Strungaru等，2016；Renieri等，2017）。在水生生物体内，镉通过模拟钙离子的方式进入细胞，干扰代谢和生理功能，导致氧化损伤、免疫抑制以及肝脏、肾脏和鳃等关键器官的组织病理学变化（Min等，2021；Liu等，2022）。此外，镉暴露还会影响鱼类的生长、繁殖和存活率，对生态和水产养殖造成重大影响。尽管已有大量研究探讨了通过水传播的镉毒性（Zheng等，2016；Renieri等，2017；Chang等，2019；Su等，2023），但对于实际环境中海产品中含有的镉浓度的饮食暴露影响关注较少。斑马鱼（Danio rerio）因其遗传和生理特征与人类相似、发育迅速、基因组研究充分以及适合进行受控实验室实验而成为此类研究的理想模型（Cassar等，2019；Paduraru等，2023）。
先前的研究已发现镉具有神经毒性及跨代效应。例如，父母代斑马鱼暴露于镉60天后，其后代的神经发育受损且神经递质水平发生变化（Tian等，2021）；长期镉暴露还会影响几代雌激素受体基因的DNA甲基化（Pierron等，2023）。尽管有这些发现，但目前仍缺乏对长期、实际条件下海产品中镉饮食暴露对生理、生化和分子反应的全面评估。因此，本研究重点探讨了海产品中镉含量对斑马鱼（Danio rerio）的生存率、生长情况、食物摄入指数、生化组成、消化酶和代谢酶活性以及抗氧化状态的影响，为了解镉的剂量依赖性毒性及其对海产品安全和人类健康的潜在影响提供了生态毒理学见解，同时强调了定期监测海产品中重金属污染的必要性。
实验方法和动物适应
本研究中使用的成年斑马鱼（Danio rerio，野生型AB品系）来自印度泰米尔纳德邦Nerunjipettai的Sirago Aqua Agri Farm Pvt. Ltd.。鱼被饲养在尺寸为70 L（长×宽×高=60×30×38 cm）的玻璃水族箱中，水族箱配备有箱盖、持续曝气系统、进水口和出水口、废水过滤装置、加热器和照明系统（图S1）。每个水族箱内注入25 L的去氯淡水。所有水质参数均按照标准方法进行检测。
暴露水和鱼体组织中的镉积累
图1显示了斑马鱼（D. rerio）在45天镉饮食暴露后，暴露水和鱼体组织中的镉含量。对照组和水中的镉含量低于检测限；而在暴露于较高浓度镉（1至5 mg/kg）的鱼体内，发现镉有轻微渗出，这可能是由于饲料和鱼体排泄物中的镉释放所致。鱼饲料（Artemia）和鱼肌肉中的镉含量呈显著（p<0.05）逐渐增加的趋势。
结论
本研究表明，海产品中的镉通过饮食途径摄入会导致D. rerio出现显著的生理、生化和代谢障碍，其毒性程度与剂量和时间呈明显依赖关系。高浓度镉（3和5 mg/kg）暴露会导致生长迟缓、氧化应激、脂质过氧化加剧和器官功能障碍。基因表达分析进一步表明，在低镉浓度下关键抗氧化基因表达上调，而在高镉浓度下则下调。
未引用的参考文献
(Chatzidimitriou等，2020；Guo等，2017；Jiang等，2014；Okutsu等，2025；?ner等，2008；Rajaram等，2020；Ross和Siegel，2021)
资助信息
本研究得到了印度医学研究委员会（ICMR）的财政支持，资助形式为高级研究奖学金（SRF）研究资助（资助编号：F. No. 3/1/2/243/2021-Nut，日期：2022年5月23日）。
作者贡献声明
Arumugam Yogeshwaran：概念提出、监督、数据整理和初稿撰写、审稿与编辑。
Madhavan Subashchandrabose：初稿撰写。
Krishnan Anandhan：初稿撰写。
Said Hamid Thangal：初稿撰写。
Thirunavukkarasu Muralisankar：资金获取、概念提出、审稿与编辑、监督。
作者贡献声明
Thirunavukkarasu Muralisankar：审稿与编辑、监督、资金获取、概念提出。
Arumugam Yogeshwaran：审稿与编辑、初稿撰写、监督、数据整理。
Madhavan Subashchandrabose：初稿撰写。
Krishnan Anandhan：初稿撰写。
Said Hamid Thangal：初稿撰写。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢印度医学研究委员会（ICMR）通过高级研究奖学金（ICMR-SRF）提供资金支持，以及Bharathiar大学为研究提供的基础设施。同时，作者感谢参与本研究的所有Tuticorin居民的配合与支持。
