双酚M（双酚A的替代品）对海洋米鱼（Oryzias melastigma）早期发育阶段的毒性影响

《Environmental Pollution》：Toxic effects of bisphenol M, a bisphenol A substitute, on early developmental stages of marine medaka ( Oryzias melastigma)

双酚M对海洋锦鲤胚胎的急性毒性和亚急性毒性研究表明，其96小时LC50为2.7 mg/L，暴露导致孵化率先升后降，并引发脊柱弯曲、卵黄囊水肿等形态异常，抑制心率（降低33%）和游泳能力（降低53.5%），转录组分析显示雌激素相关基因和甲状腺信号通路异常。

　　

赵世宇|何祖英|陈雪英|应光国|黄国勇

华南师范大学环境研究所，广东省化学污染与环境安全重点实验室，以及教育部环境理论化学重点实验室，中国广州510006

摘要

双酚类化合物已在多种水生环境中被检测到，其总浓度在欧洲河流中达到262.2 ng/L，在东海中达到62.0 ng/L，这引发了人们对它们生态影响的担忧。在这些化合物中，双酚M（BPM；4,4'-(1,3-苯基二异丙基)双酚）作为双酚A的替代品，在我们之前的计算毒理学研究中被预测对水生生物具有高急性毒性。为了验证这一预测并填补现有的毒理学数据空白，我们使用斑马鱼（Oryzias melastigma）胚胎研究了BPM的毒性。BPM的96小时半数致死浓度（LC₅₀）被确定为2.7 mg/L。BPM暴露对孵化率产生了双相效应：在0.5 μg/L浓度下孵化率增加了18.1%，而在500 μg/L浓度下则减少了11.1%。此外，BPM（0.05-500 μg/L）暴露还导致了形态异常，包括脊柱弯曲和卵黄囊水肿。心脏和神经功能也受到影响，在0.05 μg/L浓度下心率降低了33.0%，在5 μg/L浓度下游泳速度降低了53.5%。转录谱分析显示雌激素响应基因（esr、vtg和cyp19）的表达上调，甲状腺信号成分（tbg、tr和tshβ）的表达也发生了变化，表明存在多层次的内分泌干扰。这些发现证实了之前的计算预测，并证实BPM是一种强效的发育毒物和内分泌干扰物，为双酚替代品的生态风险评估提供了关键证据。

引言

双酚类是一类含有两个羟基苯基的化合物，常被用作各种工业产品的添加剂，尤其是在聚碳酸酯塑料和环氧树脂中（Mu等人，2018年）。其中，双酚A（BPA）是最常用的。BPA已知会对包括人类在内的多种生物造成不良影响，如发育缺陷、免疫系统功能障碍和内分泌干扰效应（Inagaki等人，2016年；Mu等人，2018年；Thomas等人，2018年）。由于BPA的毒性已被广泛认可，其在婴儿奶瓶和吸管杯中的使用已被禁止，这促使人们寻求替代品。4,4'-（1,3-苯基二异丙基）双酚（BPM）是一种化学结构与BPA相似的化合物，被广泛用于塑料生产（Siddique等人，2021年）。BPM是婴儿奶瓶中最常检测到的成分之一，检测频率超过50.0%（Siddique等人，2021年）。BPM在室内灰尘、食品容器、人血清（65.8%的检测频率）和人尿液（25.0%的检测频率）中也有发现（Fan等人，2021年；Lucarini等人，2020年，2023年；Owczarek等人，2018年）。此外，BPM在水生环境中也频繁被检测到。例如，在捷克共和国的地表水样本中，包括BPM在内的双酚类化合物的总浓度为262.2 ng/L（?auer等人，2021年）。同样，在东海中检测到了六种双酚类化合物，总浓度为62.0 ng/L（Xie等人，2022年）。BPM具有抗水解性，在纯水中保持稳定（Kova?i?等人，2019年）。此外，其计算出的生物浓缩因子接近2000 L/kg，符合欧盟REACH法规对生物累积物质的标准，这突显了其在水生生物中积累的潜力（Chen等人，2016年）。BPM在水生系统中的广泛存在及其浓度的增加引发了对其对水生生物（尤其是鱼类）潜在危害的严重担忧，强调了系统监测和海洋生态系统中BPM生态风险评估的紧迫性。

在早期发育阶段接触双酚类化合物（如BPA）与鱼类出现多种不良生物效应有关，包括形态异常、行为改变和代谢紊乱（Li等人，2022年；Zhu等人，2023年）。在新兴的替代品中，BPM已成为一种值得关注的毒理学化合物。有证据表明，BPM会在斑马鱼胚胎中引起急性毒性和发育毒性，改变心率并表现出致畸效应（Zhao等人，2024年）。此外，与其他双酚类化合物相比，BPM在哺乳动物细胞系中的毒性更强（Russo等人，2018年）。尽管有这些警告，但关于BPM的全面毒理学数据，尤其是在海洋生物中的数据仍然有限。

本研究中的初步计算毒理学工作突显了这一数据缺口，该工作预测了17种双酚类化合物的急性毒性。模型显示BPM对Pimephales promelas、Daphnia magna和Tetrahymena pyriformis具有强烈的毒性效应，超过了BPA和双酚TMC（BPTMC）的预测毒性（文本S1，表S1）。值得注意的是，实验已证明BPTMC对斑马鱼（Oryzias melastigma）具有显著的急性毒性和发育毒性（Li等人，2023年）。BPM的高预测危害性、比已知有毒类似物（BPTMC）更高的预测毒性以及缺乏海洋鱼类的实证数据，共同构成了一个关键的知识空白。因此，选择BPM作为高优先级的实验评估对象。本研究使用O. melastigma胚胎系统地研究了BPM的生态毒理学效应，评估了其发育毒性、对运动行为的影响以及内分泌干扰潜力。O. melastigma被选为模型物种有三个主要原因：（1）双酚类是沿海和海洋环境中的常见污染物（Xie等人，2022年）；（2）O. melastigma是一种广泛用于生态毒理学研究的成熟海洋硬骨鱼类模型（Dong等人，2014年；Kong等人，2008年；Zhang等人，2024年）；（3）这种鱼在我们之前的研究中已被成功用于评估含有双酚的塑料渗滤液的毒性（Li等人，2024年；Qiu等人，2023年）。这些结果将为更好地理解BPM对海洋生态系统构成的风险提供重要的实验数据。

部分摘要

双酚类似物的选择

通过对代表多个水生营养级的17种双酚类似物的计算机模拟急性毒性筛选（表S1），发现BPM是一种具有高生态毒理学风险的化合物，因为它在这些营养级中都可能产生影响。因此，选择BPM作为本研究的靶标化合物，以研究其对O. melastigma的毒性效应。所有类似物的详细方法和完整筛选结果见支持信息（文本S1和表

暴露介质中BPM的测量浓度

暴露介质中测得的BPM浓度与实验开始时的标称值（T0）相符。在死亡率实验中，1.0、2.0、3.0、4.0、5.0和10.0 mg/L处理组的浓度分别为1.2、2.1、3.0、3.7、4.6和9.9 mg/L。24小时后（T24），这些浓度下降到初始值（T0）的约73.8-99.8%（表S3）。在发育实验中，T0时0.05

结论

BPM对O. melastigma胚胎表现出高急性毒性，96小时半数致死浓度（LC₅₀）为2.7 mg/L。从胚胎到幼虫阶段的亚致死暴露导致了显著的发育畸形、心脏异常和严重的运动障碍。在分子水平上，这些效应与多条途径的转录失调有关，包括发育基因（pax8、tert、tnf-α、gata4、sult和ppar）的表达紊乱，以及神经发育的抑制

作者贡献声明

赵世宇：撰写——原始草稿，可视化，方法学，研究，数据管理。陈雪英：方法学，研究，数据管理。何祖英：方法学，研究，数据管理。黄国勇：撰写——审阅与编辑，验证，监督，方法学，资金获取，概念化。应光国：撰写——审阅与编辑

未引用参考文献

Meng等人，2023年。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢来自国家自然科学基金（编号：42477286）、广东省自然科学基金（编号：2023A1515010835和2025A1515012986）的财政支持。