急性三氯生暴露会导致斑马鱼幼体出现多方面的毒性反应：发育受阻、行为异常、免疫功能受损以及细胞死亡机制紊乱

《Aquatic Toxicology》：Acute Triclosan Exposure Induces Multidimensional Toxicity in Zebrafish Larvae: Disruption of Development, Behavior, Immune Function, and Cell Death Mechanisms

三氯生（TCS）对斑马鱼幼虫的多维度毒性机制研究，通过发育、行为、氧化应激、铁死亡、凋亡及免疫等指标评估，发现低浓度（2.3-23 μg/L）主要影响坏死/焦亡途径，高浓度（230 μg/L）激活铁死亡，伴随肝肠损伤及关键蛋白Jak2a、Stat3、Ptgs2a的相互作用。

　　

王晓玉|陶勇|杜世林|吴宏|梁红毅|张雅辉|丁婷婷|王泽军

中国环境科学研究院环境标准与风险评估国家重点实验室，北京100012，中华人民共和国

摘要

三氯生（TCS）是一种广泛使用的抗菌剂，经常在水生环境中被检测到，这引发了对其生态毒性的担忧。然而，TCS引起的发育毒性、神经行为障碍、免疫功能障碍和细胞死亡途径的机制仍不完全清楚。在这项研究中，斑马鱼幼体暴露于2.3、23和230 μg/L的TCS中，以系统地评估其对发育、行为、氧化应激、免疫反应和细胞死亡相关途径的影响。结果表明，TCS暴露导致了发育异常，包括体长缩短、卵黄囊吸收延迟和眼睛畸形。行为测试进一步显示运动活性降低以及对明暗变化的反应受损，表明存在神经行为毒性。在细胞和生化水平上，TCS暴露导致了ROS积累、GSH耗竭、MDA含量增加、铁积累、线粒体功能障碍和凋亡增强，表明氧化应激、铁死亡和凋亡参与了TCS引起的毒性。此外，TCS暴露显著增加了巨噬细胞和中性粒细胞的数量，并导致了肠道和肝脏损伤，表明其具有更广泛的全身毒性。基因表达分析表明，2.3和23 μg/L的TCS暴露主要影响了坏死性和焦亡相关的信号通路，而230 μg/L的TCS暴露与铁死亡诱导和自噬改变有关。分子对接分析表明，TCS可能与关键蛋白质（包括Jak2a、Stat3和Ptgs2a）相互作用，从而调节多种细胞死亡途径。总体而言，这些发现表明急性TCS暴露通过发育紊乱、氧化应激、铁死亡、凋亡、免疫干扰及相关分子信号通路在斑马鱼幼体中引起多维度毒性。

引言

三氯生（TCS）是一种广谱抗菌剂，能有效抑制各种细菌和真菌的生长和繁殖，广泛用于洗手液、肥皂和各种消毒剂以及医疗消毒剂和医疗器械中（Li等人，2019年）。作为一种常用的抗菌剂，TCS在中国和全球各地的水体中经常被检测到（Wang等人，2024年）。对中国地表水的荟萃分析显示，TCS浓度范围为0.06–612 ng/L，东部地区的平均浓度显著高于中部和西部地区（高出4.21–7.25倍）（Wang等人，2024年）。TCS污染在东南河流域和珠江流域尤为严重，平均浓度分别为133 ng/L和87 ng/L，远高于其他流域。在一些城市河流中，TCS浓度可达到数百ng/L（例如，浙江的一条支流达到了246.1 ng/L）。TCS也在其他地区的环境水体中被发现，瑞士的河流和湖泊中TCS的最高浓度达到了74 ng/L（Khalid和Abdollahi，2021年）。此外，TCS还广泛存在于污水处理系统中：中国某地区四个污水处理厂的进水TCS平均浓度为397.1 ng/L，出水为8.0 ng/L，污泥中为814.4 ng/g（Zheng等人，2020年）。因此，人们对TCS对水生生物的生态毒理学效应越来越关注。

由于其亲脂性，TCS容易在生物体内积累（Bai等人，2020年；Mi?kelyt?和?altauskait?，2023年），并通过食物链放大，从而影响水生生物和人类。研究表明，长期暴露于TCS可能对生物体的神经系统、心血管系统、肝脏和生殖系统造成广泛的毒性损害（Bera等人，2020年；Binelli等人，2009年；Do等人，2024年；Serra等人，2018年）。除了直接的神经发育效应外，TCS引起的毒性还可能涉及更广泛的全身反应。神经系统在早期发育过程中对环境毒素非常敏感，先前的研究表明TCS可以在脑组织中积累，引发炎症激活并触发氧化应激相关的神经毒性（Gyimah等人，2020年；Huang等人，2021年；Liu等人，2021年）。然而，神经毒性通常不是孤立事件，可能伴随着免疫激活和周围器官的损伤。其中，肝脏是异生物质代谢和解毒的主要器官，因此特别容易受到毒素引起的氧化损伤和代谢紊乱的影响（Chai等人，2017年；Liu等人，2019年；Sun等人，2020年）。肠道作为重要的屏障器官，与免疫稳态密切相关，可以反映毒素引起的上皮和炎症反应（Kim等人，2022年）。此外，巨噬细胞和中性粒细胞是先天免疫防御的关键组成部分，广泛参与毒素引起的炎症调节（Brinkmann等人，2004年；Chen等人，2023年）。因此，同时评估免疫、肝脏和肠道终点以及神经发育和行为变化，可以提供对斑马鱼幼体中TCS引起的毒性的更全面理解。

越来越多的研究表明，内分泌干扰化学物质（EDCs）可以通过激活细胞死亡信号通路来破坏细胞稳态，导致组织损伤和器官功能障碍（Gibert等人，2019年）。细胞死亡是维持稳态和清除受损细胞的关键生理过程，包括坏死性、焦亡、凋亡和自噬等多种形式（Zhang等人，2024年）。此外，氧化应激被认为是TCS引起细胞死亡的关键上游事件。研究表明，TCS暴露显著增加了细胞内活性氧（ROS）水平，导致脂质过氧化物产物（MDA）积累和抗氧化系统崩溃，从而触发连锁氧化应激反应（Jin等人，2020年；Kosińska和Szychowski，2024年；Liu等人，2022年；Yan等人，2022年）。

线粒体功能障碍是TCS诱导凋亡的关键介质。TCS暴露会破坏线粒体稳态，表现为膜电位（MMP）降低、ATP耗竭和氧化应激升高（Jin等人，2020年）。这些扰动会触发程序性细胞死亡途径，使线粒体损伤成为TCS毒性的关键事件。此外，由此产生的氧化应激与脂质过氧化形成正反馈循环，加剧神经元损伤。在哺乳动物模型中，这种氧化还原失衡已被证明可以通过PI3K/Akt–Caspase级联加速细胞死亡（Yan等人，2022年）。

最近的研究表明，TCS不仅会触发凋亡，还可能激活非经典的程序性细胞死亡途径。据报道，TCS通过Caspase-9和Caspase-1依赖的途径在肝细胞中诱导焦亡，从而促进炎症性细胞死亡（Wu等人，2025年）。此外，长期或高浓度暴露可能会损害自噬途径，导致细胞内清除能力降低（Lee等人，2024年）。总的来说，这些发现表明TCS引起的细胞毒性涉及多途径和多水平的调控相互作用。然而，关于TCS引起的具体细胞死亡模式和分子调控机制的研究仍然有限。因此，研究TCS暴露如何调节细胞死亡机制对于阐明其潜在的毒理学风险具有重要意义。

本研究旨在使用斑马鱼作为模型生物，评估环境暴露于三氯生（TCS）的潜在健康风险。系统地评估了多个方面，包括胚胎发育和幼体行为表现，以确定TCS对斑马鱼神经系统的神经毒性效应。通过测量铁离子含量、分析谷胱甘肽（GSH）活性和确定丙二醛（MDA）水平，评估了TCS对氧化还原平衡和脂质过氧化的影响。此外，使用活性氧（ROS）染色、中性红染色和吖啶橙（AO）染色分别检测细胞内氧化应激水平、巨噬细胞数量和凋亡活性，从而从多个角度揭示TCS引起的细胞死亡模式。进一步的基因表达分析表明，急性TCS暴露显著改变了斑马鱼中与多种细胞死亡信号通路相关的基因表达，阐明了TCS引起的细胞死亡类型及其潜在的分子机制。总体而言，这些发现为理解TCS的毒性效应和全身损伤机制提供了新的分子证据，为其环境风险评估和健康影响评估提供了理论支持。

实验试剂和仪器

三氯生（TCS，99%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。化学溶剂丙酮（99.9%）购自浙江中兴化学试剂有限公司。本研究使用的主要仪器包括斑马鱼繁殖系统、光控恒温培养箱、立体显微镜（Nikon SMZ1500）、荧光倒置显微镜（DM2700B）和超纯水系统（UPWS-1-20T）。这些仪器的制造商列在

急性TCS暴露在斑马鱼胚胎发育中诱导多种畸形表型

为了研究TCS在斑马鱼中的发育毒性，我们首先检查了其对形态发育的影响。如图1A所示，暴露于逐渐增加浓度的TCS的斑马鱼在96小时时表现出多种发育异常，包括卵黄囊区域扩大、体长缩短和脊柱弯曲。在高浓度组（230 μg/L）中，畸形的发生率显著增加，一些幼体的游泳囊出现延迟或甚至缺失

讨论

本研究通过形态学、行为学和分子分析研究了三氯生（TCS）暴露在斑马鱼中的毒理学机制。在发育水平上，高浓度的TCS诱导了浓度依赖性的表型异常，包括体长缩短、卵黄囊区域异常和眼睛缺陷，证实了直接的胚胎毒性。行为测试显示，TCS暴露显著降低了运动活性，干扰了明暗感知，并改变了

结论

本研究通过多维度方法揭示了三氯生（TCS）对斑马鱼早期发育的毒性及其潜在的细胞死亡机制。在发育水平上，TCS暴露导致体长缩短、卵黄囊吸收延迟和眼睛畸形，表现出明显的浓度依赖性发育毒性。行为分析表明，TCS显著抑制了斑马鱼幼体的自主运动能力，并干扰了它们对

CRediT作者贡献声明

王晓玉：概念化、方法学、审阅与编辑。陶勇：可视化、软件、撰写初稿。杜世林：可视化、调查、数据管理。吴宏：数据管理、正式分析。梁红毅：方法学、数据管理。张雅辉：正式分析、方法学、监督。丁婷婷：可视化、调查、监督、资金获取。王泽军：软件、资金获取。

CRediT作者贡献声明

王晓玉：撰写——初稿、方法学、数据管理。陶勇：撰写——初稿、数据管理、概念化。杜世林：可视化、正式分析、概念化。吴宏：软件、方法学、正式分析。梁红毅：软件、数据管理。张雅辉：撰写——审阅与编辑、可视化、监督。丁婷婷：撰写——审阅与编辑、监督、正式分析。王泽军：监督、资金获取、正式分析。