■許友卿 鐘藝文 韓進華 覃志彪 李偉峰，2 丁兆坤*

（1.廣西大學水產(chǎn)科學研究所廣西高校水生動物健康養(yǎng)殖和營養(yǎng)調(diào)控重點實驗室，廣西南寧530004；2.廣西北部灣海洋生物多樣性養(yǎng)護重點實驗室（欽州學院），廣西欽州535011）

菲（Phe）是一個3環(huán)多環(huán)芳烴，是多環(huán)芳烴（PAHs）的典型代表，因其分子量小，在水體中溶解度大[1]，生物利用率高，極易進入水生生物體內(nèi)產(chǎn)生毒性作用[2-3]。菲暴露可引起相關(guān)抗氧化酶活力變化[4]、生物體脂質(zhì)過氧化損傷[5]、致水生動物組織病理變化[6]和急性致死效應[7-10]等。由于菲具有高親脂性，極易滲透生物膜，快速累積，并可通過食物鏈傳遞，卻難以降解，是全球普遍存在的持久性有機污染物，嚴重威脅人類和水生動物健康[11-13]。

目前，對菲的研究多集中在組織病理變化及致死效應方面[6-10]，鮮有研究菲對水生動物的繁殖、發(fā)育和生長的影響及機理。

本文綜述了菲對水生動物繁殖、發(fā)育和生長的影響及其機理，旨在深入研究并掌握菲對水生動物繁殖、發(fā)育和生長的影響、機理，以便有效地控制和防治菲對水生動物的危害，保護水生生物和生態(tài)環(huán)境。

1 菲對水生動物繁殖的影響

菲可通過影響水生動物的性腺發(fā)育及其指數(shù)而影響水生動物的繁殖。2018年，Loughery等[14]發(fā)現(xiàn)，暴露于菲202 μg/l溶液7周的雌性黑頭呆魚（Pimephales promelas）的雌性腺指數(shù)比對照組低，卵母細胞比例減少8.8倍；而暴露于同樣濃度菲溶液的雄性黑頭呆魚的睪丸組織中精原細胞比例比對照組增加2.3倍。Sun等[15]發(fā)現(xiàn)，暴露于菲50 d的雄性褐菖鲉（Se-bastiscus marmoratus）性腺體指數(shù)和精子百分比均呈先降后升，其促性腺激素釋放激素、促卵泡激素、促黃體激素mRNA、17β-雌二醇和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性的水平也先降后升，呈U形。菲通過影響雄性水生動物精子形成影響其繁殖。

除了性別差異外，不同菲濃度影響的結(jié)果也相異。Loughery等[16]（2018）報道，雌性黑頭呆魚卵巢中的皮質(zhì)肺泡期卵母細胞比例依所暴露的菲濃度而異，暴露于菲29.8 μg/l溶液48 h后，卵母細胞比例增加，而暴露于菲943 μg/l溶液48 h后，卵母細胞比例下降。然而，Sun 等[17]把海水青鳉（Oryzias melastigma）暴露于菲濃度為0.06、0.6、6 μg/l和60 μg/l的溶液中80 d，發(fā)現(xiàn)暴露于菲0.06 μg/l和60 μg/l的海水青鳉卵巢中形成卵黃和卵黃卵母細胞的比例顯著降低，腦中鮭魚型促性腺激素釋放激素、促卵泡激素FSHβ和黃體生成素LHβ的mRNA水平、卵巢中細胞色素P450芳香化酶（CYP19A）和雌激素受體（ERα）基因、肝中雌激素受體和卵黃蛋白原（VTG）1和2的含量均顯著下降，但暴露于菲6 μg/l的海水青鳉的上述物質(zhì)變化不顯著。換言之，暴露于該實驗低和高濃度菲的海水青鳉卵巢發(fā)育均受顯著抑制，而暴露于中間濃度者卻受影響不顯著。

菲通過影響雌性水生動物的產(chǎn)卵量、受精率、孵化率和仔魚存活率而影響其繁殖性能。把性成熟的斑馬魚（Branchydanio rerio）分別暴露于菲0、0.05、0.5、5、50 μg/l溶液中7 d，然后配對繁殖，研究上述不同濃度菲對魚繁殖行為——產(chǎn)卵量、受精率、3 d內(nèi)受精卵孵化率、7 d內(nèi)仔魚死亡率的影響。發(fā)現(xiàn)菲＞0.5 μg/l顯著抑制斑馬魚的上述繁殖行為（P＜0.05），而菲≤0.5 μg/l對斑馬魚的上述繁殖行為影響不顯著（P＞0.05），反而促進卵的孵化。兩種菲濃度均不顯著影響仔魚死亡率[18]。把條紋鋸鮨（Centropristis striata）暴露于不同濃度菲環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)該實驗最高菲濃度500 μg/l組魚的受精卵孵化率比菲濃度50 μg/l組魚下降17.80%，48 h后仔魚心臟畸形指數(shù)和仔魚死亡率分別增加214.96%和82.36%[19]。

2 菲對水生動物發(fā)育的影響

菲可以影響水生動物鰓、肝、心臟、視覺等的發(fā)育。暴露于菲0.05、100 μg/l溶液的斑馬魚（Barchydanio rerio var）鰓小片上皮細胞均肥大和水腫，肝細胞也腫大，產(chǎn)生空泡；而且暴露于菲100 μg/l溶液的斑馬魚肝細胞變得不規(guī)則，細胞核萎縮變形和偏離細胞中心，部分肝細胞空泡化程度加重，發(fā)生核溶解或細胞溶解，造成局部肝組織壞死[20]。海水青鳉胚胎暴露于菲400 μg/l的畸形率大于90%，暴露于在菲800 μg/l時高達100%[21]。菲對捕食性遠洋魚類作用的靶器官主要為心血管系統(tǒng)[22]。暴露于菲溶液中的海水青鳉（Oryzias melastigma）影響胚胎外周血管系統(tǒng)和卵黃囊，顯著影響胚胎的畸形率和死亡率[23]。Cypher等（2017）[24]報道，菲可以降低斑馬魚心臟參數(shù)，導致心臟肥大[25]。菲暴露不但導致發(fā)育階段的斑馬魚心律失常和功能障礙[26-27]，而且顯著影響斑馬魚視網(wǎng)膜形態(tài)，導致視網(wǎng)膜發(fā)育遲緩、細胞凋亡和增殖細胞減少[28]。

3 菲對水生動物生長的影響

菲可以破壞水生動物體內(nèi)氧化系統(tǒng)，導致機體代謝紊亂，影響其生長。Berntssen等[29]報告，多環(huán)芳烴影響大西洋鮭（Salmo salar）的能量代謝，抑制其生長。添加菲含量不同的飼料，均會干擾中華倒刺鲃（Spinibarbus sinensis）血糖、肝糖原及肌糖原等能量儲備的正常代謝,并損傷肝胰臟細胞[30]。Machado等[31]發(fā)現(xiàn)，暴露于菲200 mg/l的河口孔雀魚（Poecilia vivipara）的肌肉發(fā)生脂質(zhì)過氧化，釋放到血液中的紅細胞相對減少。Bhagat等[32]報道，暴露于菲10、25、50、100 μg/l導致海洋腹足類動物（Morula granulata）DNA損傷和氧化應激反應，而且菲對腹足動物具有遺傳毒性。暴露于菲溶液中的胭脂魚（Lizaaurata）可導致鰓、肝和腎組織的脂質(zhì)過氧化，其過氧化程度因組織而異[33]。

菲可以降低Ca2+-ATP酶在基因水平的表達，抑制Ca2+-ATP酶活性，擾亂斑馬魚心細胞內(nèi)外的Ca2+活動，最終導致斑馬魚的心律失常、心功能障礙[34]。菲通過改變Ca2+-ATP酶和Na+/K+-ATP酶活性，改變細胞內(nèi)Na+和K+分布，導致細胞水腫變性，結(jié)構(gòu)改變[35]。Karami等[36]發(fā)現(xiàn)，二倍體和三倍體非洲鯰暴露于菲濃度為6.2、76 mg/l溶液中96 h后，導致其糖原含量、肝和鰓組織病理學病變的發(fā)生率提高。

4 菲影響水生動物繁殖、發(fā)育和生長的機理

菲可以通過多種途徑影響水生動物繁殖、發(fā)育和生長。

4.1 通過芳香烴受體發(fā)揮作用

菲通過芳香烴受體（AhR）發(fā)揮作用。菲與芳香烴受體結(jié)合，便轉(zhuǎn)移至細胞核，激活核內(nèi)靶基因即細胞色素450（CYP450）的表達[37-38]，產(chǎn)生一些高度致癌性中間產(chǎn)物，危害抗氧化酶，最終導致細胞凋亡或癌癥等[39-41]。

4.2 通過影響基因表達

Piazza等[42]將扇貝（Nodipecten nodosus）鰓暴露于菲200 μg/l 24 h和96 h，發(fā)現(xiàn)其CYP2D20轉(zhuǎn)錄水平分別增加2.95倍和5.6倍，CYP2UI水平增加2.05倍和2.4倍。然而，Zhang等[26]把斑馬魚心臟或H9C2細胞暴露于菲，其SERCA2a Ca2+泵的mRNA水平以及蛋白質(zhì)表達水平顯著降低。結(jié)果表明，菲影響斑馬魚胚胎心臟的正常發(fā)育和誘導心臟缺陷，而且是由菲影響MMP-9基因和TGF-b基因表達所致。

4.3 通過影響酶的活性

Karami等[36]發(fā)現(xiàn)，暴露于菲 76 mg/l，能夠誘導三倍體非洲鯰fushitarazu因子1（ftz-f1）RNA、堿性磷酸酶（ALP）、乳酸脫氫酶（LDH）水平增加，以及誘導二倍體和三倍體非洲鯰色氨酸羥化酶2（tph2）水平增加。許友卿[43-44]等發(fā)現(xiàn)，暴露于不同濃度菲溶液的海水青鳉仔魚體內(nèi)的丙二醛（MDA）、谷胱甘肽-S轉(zhuǎn)移酶（GST）、7-乙氧基異吩噁唑酮脫乙基酶（EROD）和金屬硫蛋白（MT）活性都顯著升高。Xu等[45]和Correia等[46]分別將羅非魚（Oreochromis）和大西洋鯛（Sparus aurata）暴露于不同濃度菲溶液中，發(fā)現(xiàn)羅非魚和大西洋鯛體內(nèi)的EROD活性均顯著升高。

4.4 通過其他途徑影響

菲可以作為質(zhì)子透過線粒體膜，改變線粒體膜內(nèi)外的質(zhì)子濃度差，影響線粒體膜內(nèi)外的能量信號傳導，進而導致氧化作用和磷酸化作用解偶聯(lián)[47]。菲200 μg/l可致河鲀（Takifugu rubripes）幼魚肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體數(shù)量減少，導致肝物質(zhì)代謝水平尤其是蛋白質(zhì)代謝水平下降，影響肝細胞的正常生理活動，進而影響肝功能[48]。

5 結(jié)語與展望

綜上所述，菲污染嚴重影響水生動物的繁殖、發(fā)育和生長。隨著工農(nóng)業(yè)和城市化的快速發(fā)展，污染物排放日益增多，菲污染也日益嚴重，我們應更加注重該領域的研究。目前許多研究都關(guān)注單一因子的影響，而鮮有研究多種環(huán)境因子同時產(chǎn)生的綜合效應[49]。未來應該綜合利用多學科，從基因、分子、細胞、器官和整體水平，多層次、全面和深入地研究菲和其他因子對水生動物繁殖、發(fā)育和生長的影響，特別要注重運用現(xiàn)代分子生物學技術(shù)從分子和基因水平研究其機理，有效地控制和防治菲/和其他因子對水生動物的危害，為保護水生生物和生態(tài)環(huán)境而努力。特別應注意研究：①對菲敏感的生物標記物；②深入研究菲影響水生動物繁殖、發(fā)育和生長的具體途徑和機制；③菲與其他因子復合影響水生動物繁殖、發(fā)育和生長的途徑和機制；④菲在水生動物體內(nèi)代謝、降解和排除的機制；⑤建立水體和沉積物的菲濃度控制水平；⑥研究調(diào)控和預防菲的方法，保護水體生態(tài)環(huán)境和對菲敏感的水生生物，服務于生產(chǎn)衛(wèi)生安全的漁業(yè)產(chǎn)品和發(fā)展可持續(xù)的漁業(yè)。