α7-nAChR的激活通过恢复SIRT3活性并抑制NF-κB/NLRP3通路，减轻了吡啶巴恩（pyridaben）对草鱼（Ctenopharyngodon idella）的肝毒性

《Fish & Shellfish Immunology》：α7-nAChR activation mitigates pyridaben-induced hepatotoxicity in grass carp (Ctenopharyngodon idella) via SIRT3 restoration and NF-κB/NLRP3 pathway inhibition

吡虫啉（PDB）通过激活α7烟碱乙酰胆碱受体（α7-nAChR）抑制NF-κB/NLRP3通路减轻草 carp肝毒性，改善氧化应激和线粒体功能。

　　

吴春玲|姜静文|邱红|谢家莉|李思文

中南大学湘雅公共卫生学院卫生毒理学系，中国湖南省长沙市410013

摘要

吡啶虫胺（PDB）是一种广泛用于农业和园艺的接触性杀螨剂，经常在地表水中被检测到，对水生生物构成相当大的风险。研究表明，α7型烟碱乙酰胆碱受体（α7 nAChR）的激活可以在许多动物模型中减轻慢性炎症。然而，PDB引起的肝毒性的分子机制以及α7 nAChR激活的潜在保护作用尚未完全明了。本研究证明，PDB暴露会导致草鱼出现显著的肝毒性，表现为细胞质空泡化、核溶解和肝细胞脂肪变性等组织病理学变化，同时血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性显著升高，分别增加了24.2%和43.3%。相比之下，α7-nAChR的激活有效缓解了这些病理变化，同时减轻了氧化应激、线粒体结构损伤和呼吸链复合物（I-V）的功能障碍。α7-nAChR的抗炎作用是通过抑制核因子-κB（NF-κB）/核苷酸寡聚化结构域（NOD）样受体蛋白3（NLRP3）信号通路实现的。分子对接分析显示PDB与SIRT3复合物之间存在稳定的疏水相互作用，结合自由能为-7.252 kcal/mol，并伴有SIRT3表达的降低。此外，α7-nAChR的激活通过恢复SIRT3表达显著减少了肝细胞凋亡。这些发现共同表明，α7-nAChR介导的信号通路可能是减轻水生生物PDB诱导的肝毒性的有希望的治疗途径，为理解其保护功能提供了新的机制见解。

引言

由于其快速的效果和低剂量要求，PDB已被广泛用于柑橘、苹果和卷心菜等作物的害虫控制，尤其是针对红蜘蛛和黄条跳甲（Wang et al., 2020）。PDB在环境中的扩散主要通过沉积和水文传输实现，例如降雨期间的径流、渗入地下水并最终在水中积累。土耳其Kumkale平原的监测数据显示，PDB是采样环境样本中最常检测到的农药（Top et al., 2023）。在中国浙江的蔬菜生产区也有类似发现，96%的样本中检测到了PDB（Zuo et al., 2024）。山东半岛沿海水域的PDB浓度存在季节性波动，夏季浓度范围为2.53至10.37 ng/L，冬季降至1.20–3.97 ng/L（Cao et al., 2024）。全球范围内，在各种水生环境中都发现了PDB残留物，其浓度具有明显的空间变异性。例如，在黎巴嫩的Abou Ali河中，PDB浓度为0.390 μg/L，而中国的农业水体中浓度则高达104 μg/L（Yang et al., 2010; B et al., 2019）。这些与环境相关的浓度直接威胁着当地的水生生物，可能损害生态适应性并破坏受影响生态系统中的营养相互作用（Zhang et al., 2018）。此外，季节性波动进一步表明了持续的环境输入，强调了需要针对特定地区进行监测和缓解措施以应对持续的生态影响。

科学文献中广泛记录了PDB的毒理学效应。最近的研究表明，PDB暴露通过Wnt信号通路触发氧化应激，导致心肌细胞凋亡（Ma et al., 2021）。在牛乳腺上皮细胞中，PDB上调了丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联组分的表达，导致细胞周期紊乱、细胞死亡和炎症反应（Kweon et al., 2024）。此外，斑马鱼肝细胞在体外暴露于PDB时会破坏钙平衡，引起细胞周期停滞和凋亡，并降低细胞活力和增殖能力（An et al., 2024）。此外，PDB还被证明可以通过相互连接的通路触发亚G1期细胞周期停滞并促进凋亡（Bae et al., 2021）。尽管有大量证据表明PDB的毒性与多种模型中的炎症和凋亡损伤有关，但其对肝组织的具体影响及其相应的分子机制仍需进一步阐明。

胆碱能抗炎通路已被证明可以通过激活α7型烟碱乙酰胆碱受体（α7-nAChR）有效减轻炎症性淋巴细胞浸润（Fu et al., 2024）。在有毒刺激下，先天免疫细胞释放细胞因子，随后激活迷走神经感觉纤维并增强其传出信号。这一级联反应导致乙酰胆碱（ACh）的分泌，ACh与巨噬细胞上的α7nAChR结合，启动STAT3转录因子的激活（de Jonge and Ulloa, 2007; Andersson and Tracey, 2012）。值得注意的是，STAT3通路的激活已被发现可以缓解斑马鱼胚胎中的PDB诱导的发育异常（Qiang et al., 2024）。此外，α7nAChR激动剂通过恢复自主平衡和增强线粒体功能提供心脏保护（Prathumsap et al., 2022）。相反，α7nAChR的缺乏会加剧肝炎症和纤维化，表现为血浆转氨酶水平升高和促炎基因上调（Kimura et al., 2019）。总体而言，这些发现表明，α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路可能是保护水生生物免受PDB毒性的有希望的治疗靶点。

草鱼（Ctenopharyngodon idella）具有成熟的生理和基因组特征，并对多种环境污染物高度敏感。作为许多水生食物网中的关键物种，其生态重要性使得可以将毒理学效应有意义地推及种群和群落水平。本研究调查了PDB对草鱼的肝毒性，并评估了α7-nAChR激动剂PNU-282987的保护效果。结果表明，PDB引起的线粒体功能障碍和炎症损伤与SIRT3表达抑制有关，而α7-nAChR的激活具有保护作用。这些发现揭示了PDB引起的水生毒性的新机制，并表明针对α7-nAChR可能是减轻PDB过度使用造成的生态损害的可行策略。

实验设计

本研究使用了来自中国江西省赣州市的健康雄性草鱼（Ctenopharyngodon idella）。经过14天的适应期后，80条平均体重为100 ± 8.5克的鱼被饲养在300升的室内水族箱系统中。水温保持在28-31°C范围内，溶解氧浓度超过6.5 mg/L，pH值在7.0至7.5之间，亚硝酸盐氮低于0.025 mg/L，总氨氮低于0.1 mg/L

α7-nAChR的激活可缓解PDB引起的草鱼肝损伤

草鱼预先用PNU-282987（α7nAChR激动剂）处理30天。与对照组相比，PDB组的肝组织HE染色显示明显的肝损伤，包括肝细胞肿胀、细胞质空泡化（蓝色箭头）、核溶解（黄色箭头）、肝细胞脂肪变性（黑色箭头）和炎症细胞浸润（绿色箭头）。然而，在PNU-282987处理后，PDB引起的肝细胞损伤显著减轻（图1A）。

讨论

PDB可以通过土壤和地表水进入溪流和地下水，造成意外的生态后果，包括在水生生物中的生物积累和生物多样性丧失。本研究确定了线粒体功能障碍是PDB引起草鱼肝毒性的关键机制。进一步观察到，α7-nAChR的激活通过抑制NF-κB/NLRP3通路减轻了PDB引起的氧化应激、炎症反应和线粒体损伤

结论

α7-nAChR的激活通过抑制NF-κB/NLRP3通路减轻PDB引起的草鱼肝毒性，对抗氧化应激和线粒体功能障碍。它还恢复了SIRT3表达，减少了细胞凋亡，表明α7-nAChR是保护水生生物健康的潜在靶点。

未引用参考文献

B et al., 2019; Li et al., 2025; Wang et al., 2020.

CRediT作者贡献声明

吴春玲和李思文：验证、研究、写作-初稿、可视化、方法学、研究、资金获取；姜静文和邱红：正式分析、数据管理；邱红和谢家莉：资源获取、研究、正式分析；李思文：可视化、概念化、写作-审稿与编辑、监督、验证、项目管理和资金获取。

致谢

作者感谢江西省教育厅的科学技术研究项目（GJJ2409809）、赣州市指导性科学技术计划项目（2025ZSFCE0099）、赣南卫生职业学院的博士研究启动基金、长沙自然科学基金（编号Kq2502043）以及湖南省自然科学基金青年项目（编号2025JJ60520）的支持。