孫勝香 杜震宇

(華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境健康實(shí)驗(yàn)室 上海 200241)

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(EDCs)是一類存在于自然環(huán)境中的具有類激素效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)生物體內(nèi)源激素的合成、分泌、轉(zhuǎn)運(yùn)和降解過程具有干擾作用，進(jìn)而損傷生物體的生殖發(fā)育、免疫、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致其后代的內(nèi)分泌代謝失衡(Cabanaet al,2007; Triet al,2016)。當(dāng)前，EDCs主要來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和民眾日常生活產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣，常見的包括多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、二噁英、有機(jī)氯殺蟲劑(OCPs)、雌二醇和雙酚A(BPA)以及Cd、Pb、Hg等重金屬等。大量文獻(xiàn)表明，當(dāng)前全球主要水體中均已含有多種EDCs。由于水體的流動(dòng)性較強(qiáng)，EDCs可以隨水體流動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)距離的擴(kuò)散污染，因此，EDCs對(duì)水生動(dòng)物的暴露毒理效應(yīng)已經(jīng)成為一個(gè)受到廣泛關(guān)注的全球性環(huán)境問題(Huanget al,2012)。相應(yīng)地，EDCs對(duì)水生動(dòng)物的生態(tài)和生理毒性及其生物學(xué)機(jī)制也成為近年來學(xué)界的研究熱點(diǎn)。目前，EDCs對(duì)水生動(dòng)物的毒理效應(yīng)研究主要集中于EDCs對(duì)水生動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和生殖性能的損傷機(jī)制研究。已知水環(huán)境中的雌激素能夠誘發(fā)魚類性腺在發(fā)育的過程中產(chǎn)生畸形(Bernetet al,2008)，降低魚類的生殖能力(Milestoneet al,2012)，誘導(dǎo)雄魚性逆轉(zhuǎn)成為雌雄同體甚至是雌魚(Baroilleret al,1999; Kiddet al,2007)。而PCBs可以誘發(fā)魚類腎細(xì)胞形狀生長(zhǎng)異常，腎小球毛細(xì)血管擴(kuò)張，腎小球間質(zhì)水腫，進(jìn)而降低魚體的免疫功能(Koponenet al,2001)。水體沉積物中PAHs的濃度為0.5～10 μg/g dw(干重)時(shí)，可顯著降低水體中魚類胚胎的孵化率和成活率，降低幼魚的生長(zhǎng)速率，并且造成DNA的損傷和破壞(Le Bihanicet al,2014)。然而，與生長(zhǎng)發(fā)育和生殖過程相比，人們對(duì)EDCs如何影響水生動(dòng)物代謝過程卻知之甚少。

在當(dāng)前的水產(chǎn)養(yǎng)殖中，魚類的代謝性疾病十分普遍，尤其體現(xiàn)在魚體的脂肪過度沉積，包括脂肪肝和腹腔脂肪嚴(yán)重沉積等(杜震宇,2014)。大量研究表明，魚體脂肪過度沉積，不僅對(duì)魚體自身的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利的影響，造成養(yǎng)殖魚類抗應(yīng)激能力下降，同時(shí)也降低水產(chǎn)品品質(zhì)，增加食品安全的風(fēng)險(xiǎn)(黃春紅等,2014)。目前，一般認(rèn)為造成魚類脂肪嚴(yán)重沉積的主要因素包括：能量攝入過度、營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入不均衡、魚體的生理和物種差異、遺傳和基因突變以及養(yǎng)殖環(huán)境中污染物的代謝干擾(杜震宇,2014)。其中，環(huán)境污染物影響魚類脂質(zhì)代謝的研究相對(duì)較少。然而，近年來，隨著環(huán)境水體的污染日益嚴(yán)重，養(yǎng)殖水體中的環(huán)境污染物對(duì)養(yǎng)殖魚脂肪沉積的影響也引起了研究者的重視。當(dāng)前，研究者已經(jīng)在持久性有機(jī)污染物(POPs)、重金屬和環(huán)境雌激素對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響方面取得了諸多研究進(jìn)展。但是，至今尚無人對(duì)這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。為了總結(jié)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)研究，本文回顧并總結(jié)了主要的環(huán)境污染物影響魚類脂質(zhì)代謝的生理表型與可能機(jī)制，并對(duì)本領(lǐng)域今后的研究方向提出了建議。

1 持久性有機(jī)污染物在魚體中的沉積及其對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

持久性有機(jī)污染物(POPs)包括PCBs、OCPs、二噁英、呋喃和PAHs等，主要來源于工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)殺蟲劑的大規(guī)模使用。POPs在生物體內(nèi)難以被降解代謝，是一類對(duì)動(dòng)物體和環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害的天然或者人工合成的有機(jī)污染物。POPs可以通過大氣和海洋的流動(dòng)進(jìn)行全球性的遠(yuǎn)距離遷移，并通過食物鏈產(chǎn)生生物放大和生物富集效應(yīng)(Larssonet al,1996; Wania,2003)。目前，全球各主要水域都已檢出濃度不等的POPs殘留。研究表明，中國(guó)東部沿海PCB和滴滴涕的濃度范圍分別為1.23～16.6 ng/L和0.28～13.4 ng/L(Linet al,2012; Liuet al,2015; Tanget al,2013; Zhanget al,2011)。此外，中國(guó)內(nèi)陸水域中的POPs殘留濃度為0.395～5290 ng/L(曹秀芹等,2016; Liuet al,2012; 劉艷霖,2008; Wanget al,2010)。盡管當(dāng)前大部分國(guó)家已經(jīng)開始針對(duì)某些POPs采取了強(qiáng)制性的限用、禁用和消除措施，但由于POPs的難降解性、生物蓄積性和高毒性，殘留在水體中的POPs依然對(duì)水生動(dòng)物造成持久而嚴(yán)重的危害(Trudeauet al,2007)。

POPs具有親脂疏水特性，主要累積在生物體的脂肪組織中，這也是POPs影響魚類脂質(zhì)代謝的物質(zhì)前提。研究發(fā)現(xiàn)，在不同魚種中，體脂含量較高的大西洋鮭魚(Salmo salar)和鯡魚(Clupea harengus)與體脂含量較少的鱸魚(Perca fluviatilis)和鱈魚(Gadus morhua)相比較，前二者體內(nèi)的四氯聯(lián)苯和OCPs污染物積累較多(Ewaldet al,1994)。在同一魚種中，如大西洋鮭魚，在其遠(yuǎn)距離遷徙時(shí)，體內(nèi)脂肪含量會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，而PCBs在其體內(nèi)的積蓄亦會(huì)隨著體脂的變化，與體脂含量間呈現(xiàn)正相關(guān)性(Hamelinket al,1971; Larssonet al,1996; Sunet al,2018)。因此，目前學(xué)界普遍認(rèn)為魚體POPs積累水平與其脂肪含量，尤其是與甘油三酯(TG)含量間密切相關(guān)(Jorgensenet al,1997; Hardellet al,2010; Liet al,2018)。但也有少量研究表明，POPs在魚體中的沉積量并非完全取決于體脂含量。比如，湖鱒(Salvelinus namaycush)不同亞種的肌肉脂肪含量存在顯著差異，但是不同亞種體內(nèi)的PCBs含量卻無明顯差異(Milleret al,1992)。同樣，處于非產(chǎn)卵期的鱒魚體內(nèi)脂肪含量與體內(nèi)PCBs的沉積亦無相關(guān)性(Stowet al,1997)。另有一些研究的結(jié)果表明，魚體中POPs的沉積與魚類的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)，并存在組織分布的特異性。比如，當(dāng)鰨目魚(Solea solea)饑餓后，雖然組織和器官中的脂肪含量降低，但PCBs含量卻出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，且其肝臟中的PCBs含量比腦中的PCBs含量高3～4倍(Boonet al,1985)。Bruner等(1994)認(rèn)為，不同類型和分子大小的POPs與脂肪分子的結(jié)合能力存在差異，這種差異可造成不同POPs在脂肪組織間分配效率的不同。Bruner等(1994)研究表明，不同PAHs種類間，分子量較小的PAHs與脂肪分子的結(jié)合能力不夠穩(wěn)定，比較容易在機(jī)體中被清除，因此，其體內(nèi)濃度與體脂含量的相關(guān)性較弱。在野外水環(huán)境的污染物研究中發(fā)現(xiàn)，水體中殺蟲劑DDTs、林丹(γ-HCH)、七氯、Aldrin和Endrin的濃度與魚體殺蟲劑的累積量呈現(xiàn)正相關(guān)(Liuet al,2012)。同樣，來自于不同水域的魚體POPs沉積量亦存在差異，如中國(guó)南海、渤海、東海和黃海中魚體的PCBs平均含量分別為2、62.8、520和1008 ng/g ww(濕重)。其中，東海和黃海中魚體PCBs沉積量顯著高于南海和渤海(Liuet al,2011)。在加拿大Detroit河中，藍(lán)鰓魚(Lepomis macrochirus)體內(nèi)的PCBs含量隨著季節(jié)更替而發(fā)生變化，在夏季，魚體PCBs沉積量逐漸增加；在冬季，魚體PCBs含量則維持穩(wěn)定狀態(tài)(Mcleodet al,2014)。由此可見，水域和氣候等環(huán)境因素同樣影響魚體POPs的沉積狀態(tài)。綜上，如圖1所示，盡管POPs在大部分魚類中的積累與體脂含量存在正相關(guān)，但也和魚的品種、發(fā)育階段和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等因素有關(guān)。

正因?yàn)镻OPs積蓄與魚體脂肪含量間具有相關(guān)性，使得POPs對(duì)魚體脂質(zhì)代謝產(chǎn)生了較大的影響。一些研究發(fā)現(xiàn)，POPs可對(duì)魚體的脂質(zhì)代謝過程產(chǎn)生干擾作用，飼料中添加POPs可促進(jìn)魚體的脂肪積累。如用含有250 mg/L Aroclor 1248飼料分別投喂鯉魚(Cyprinus carpio) 7、14和21 d，可顯著增加魚體TG、總膽固醇、游離膽固醇和游離脂肪酸含量(Itoet al,1974)。相應(yīng)地，在銀鮭(Oncorhynchus kisutch)、三刺魚(Gasterosteus aculeatus)和藍(lán)鰭金槍魚(Thunnus thynnus)中發(fā)現(xiàn)，以含500和50 mg/kg PCBs的飼料養(yǎng)殖銀鮭，體內(nèi)積累的PCBs可顯著增加魚體肝臟中的脂質(zhì)含量，但軀殼中脂質(zhì)含量與對(duì)照組相比顯著降低(Leatherlandet al,1979; Maisanoet al,2016)。用含有多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)、多氯化萘(PCNs)、PCBs和壬基酚(NP)的飼料分別養(yǎng)殖雌性三刺魚3.5月和海鯛(Sparus aurata) 21 d，所有POPs處理組魚體肝臟中均可觀察到顯著的脂滴積累現(xiàn)象，并且上調(diào)NP處理組魚體肝臟脂合成相關(guān)的脂肪酸合成酶(fas)和過氧化物酶增殖物激活受體γ(pparγ)的基因表達(dá)(Holmet al,1993; Camevaliet al,2017)。除了飼料暴露之外，水體POPs暴露亦可對(duì)魚體脂質(zhì)代謝產(chǎn)生影響。如用0.1、0.2、0.5和1 mg/L殺蟲劑Aldrin分別暴露胡子鯰(Clarias batrachusL.) 12、60和132 h后發(fā)現(xiàn)，隨著暴露濃度的增加和暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，魚血液中膽固醇的含量逐漸升高，但肝臟中的膽固醇含量則逐漸降低。在1 mg/L濃度132 h處理組中，膽固醇含量在血液中最高，在肝臟中最低。由此推測(cè)，在胡子鯰體內(nèi)，Aldrin可顯著提高膽固醇從肝臟向血液的轉(zhuǎn)運(yùn)效率(Bano,1982)。在另一項(xiàng)類似的研究中，分別用2和 8 mg/L的γ-BHC有機(jī)氯殺蟲劑，以及1和4 mg/L的Malathion有機(jī)磷殺蟲劑水體暴露胡子鯰4周后發(fā)現(xiàn)，Malathion可提高雄性胡子鯰肝臟脂質(zhì)含量，γ-BHC則降低肝臟中磷脂合成。這2種殺蟲劑均可抑制磷脂、脂肪酸和甘油酯從肝臟向性腺的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，且在不改變膽固醇合成的前提下，均可降低酯化膽固醇向游離膽固醇的轉(zhuǎn)化效率，以及降低游離脂肪酸向甘油酯的轉(zhuǎn)變(Lalet al,1987)。綜合上述研究可知，不管是飼料暴露還是水體暴露，POPs均能對(duì)魚體脂質(zhì)代謝造成負(fù)面影響，往往導(dǎo)致體內(nèi)甘油三酯的積累或磷脂含量的降低。由于脂質(zhì)是魚類性腺發(fā)育成熟過程中的重要營(yíng)養(yǎng)素，因此，脂質(zhì)代謝的紊亂和脂質(zhì)組成的不合理，很可能導(dǎo)致魚類生殖系統(tǒng)發(fā)育障礙，這或許是POPs造成水生動(dòng)物生殖發(fā)育障礙的原因之一。

圖1 魚體POPs沉積的影響因素 Fig.1 Influence factors of POPs accumulation in fish

在哺乳動(dòng)物的研究中，POPs中的三丁基錫(TBT)和三苯基錫(TPT)可特異地結(jié)合細(xì)胞核受體，如類視黃醇X受體(RXRs)和過氧化物酶體增殖物活化受體γ(PPARγ)。其中，RXRs和PPARs在細(xì)胞脂質(zhì)代謝中具有重要作用，POPs與RXRs結(jié)合后，促進(jìn)RXRs下游的脂合成基因固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(srebp1)、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(fatp)和fas的mRNA表達(dá)(Grünet al,2006)；而POPs與PPARγ結(jié)合后，通過調(diào)節(jié)RXR-PPARγ通路刺激脂肪細(xì)胞3T3分化，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂肪的積累和儲(chǔ)存(Kanayamaet al,2004)。亦有研究表明，TBT通過激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)代謝通路進(jìn)而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝(Nakatsuet al,2008; Grünet al,2009)。但在魚類中，POPs影響脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制尚未得到完全闡明。

2 重金屬對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

重金屬是被研究較多的環(huán)境污染物，然而，多年以來，研究者針對(duì)重金屬對(duì)水生動(dòng)物的毒理效應(yīng)研究多集中于生殖、發(fā)育和器官畸形等方面，而重金屬對(duì)魚類內(nèi)分泌與代謝，尤其是脂質(zhì)代謝的影響研究則相對(duì)較少。近年來，一系列研究表明，重金屬對(duì)水生動(dòng)物的內(nèi)分泌和代謝系統(tǒng)同樣存在顯著影響。因此，重金屬也越來越多地被研究者認(rèn)定為一類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(Kattiet al,1984; Koppet al,1982; Richettiet al,2011; Tulasiet al,1992)。

2.1 Hg在魚體中的沉積及對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

Hg是環(huán)境中毒性最強(qiáng)的重金屬之一，甲基汞(MeHg)是Hg在水環(huán)境中主要的存在形式，同時(shí)也是對(duì)動(dòng)物和人體毒性最大的汞化物。目前，Hg已廣泛存在于全球各大水體，中國(guó)東部沿海水體Hg含量為0.004～2.4 μg/L(李磊等,2011; 張亞南等,2013)，中國(guó)內(nèi)陸淡水水域的Hg含量則在0.19～36 ng/L不等(Guoet al,2008; Wanget al,2013)。水產(chǎn)養(yǎng)殖中，歐洲鱸魚(Dicentrarchus labrax)肌肉中Hg含量最大值可達(dá)0.021 mg/kg ww(萬慧珊等,2017)。在關(guān)于MeHg暴露與2種印度鯰魚(Wallagoo attu,Mystus aor)體脂質(zhì)代謝關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，魚體中富含脂肪的腹部肌肉可大量積累MeHg；隨著魚體脂肪含量的逐漸增加，體內(nèi)腹部肌肉中MeHg的含量也隨之提高，由此該研究提出MeHg在魚體內(nèi)的蓄積與魚體脂肪含量具有顯著的相關(guān)性(Palet al,2013)。但另一項(xiàng)對(duì)藍(lán)鰭金槍魚(Thunnus maccoyii)的研究結(jié)論則與之相反，此研究提出Hg在機(jī)體中的結(jié)合位點(diǎn)位于蛋白質(zhì)片段上，當(dāng)魚體的蛋白含量下降時(shí)，與Hg結(jié)合的位點(diǎn)亦會(huì)隨著蛋白質(zhì)含量的下降而減少，因此，體內(nèi)的Hg積累量會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。而此時(shí)脂肪含量的增加會(huì)產(chǎn)生對(duì)Hg積蓄濃度的稀釋效應(yīng)，從而可能出現(xiàn)魚體中脂肪含量較高，但Hg積蓄量卻較低的現(xiàn)象(Balshawet al,2008)。綜合上述研究，魚體中的Hg積累是否與脂肪含量相關(guān)，至今在學(xué)界尚無明確定論。但已有研究表明，水環(huán)境中Hg對(duì)魚體脂質(zhì)代謝的影響較大。有研究表明，在水體中用0.2 mg/L氯化汞分別暴露印度囊鰓鯰(Heteropeneustes fossilis) 10、20和30 d，Hg處理組魚腦中脂肪含量下降，但肝臟和肌肉中的脂肪含量增加，尤其在暴露20和30 d時(shí)，肌肉和肝臟中的脂 肪含量分別達(dá)到最大值。此項(xiàng)研究中，Hg不僅改變了印度囊鰓鯰各組織中的脂肪含量，而且隨著Hg暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，魚體各組織中的磷脂和膽固醇含量與比例均發(fā)生明顯變化，魚腦、肝臟和肌肉出現(xiàn)顯著的脂質(zhì)過氧化現(xiàn)象(Banoet al,1989)。由于磷脂在腦中具有十分重要的地位，又是細(xì)胞膜的主要成分之一，Hg對(duì)磷脂結(jié)構(gòu)和成分的影響，以及所誘發(fā)的脂質(zhì)過氧化，無疑是對(duì)魚類腦部結(jié)構(gòu)的破壞，這或許是Hg造成腦神經(jīng)障礙的原因之一。

2.2 Pb對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

Pb因其熔點(diǎn)較低、伸展性好及抗氧化性強(qiáng)等特性，已被大量使用在工業(yè)和制造業(yè)上，這也使得Pb成為在自然界分布最為廣泛的重金屬之一。中國(guó)東部沿海Pb含量為0.02～4.58 μg/L(孫維萍等,2009)，渤海和黃海的Pb含量平均值為2.62 μg/L(Konget al,2015)。Pb不屬于動(dòng)物的必需金屬元素，長(zhǎng)期高量暴露能夠干擾動(dòng)物的正常代謝和生殖發(fā)育(Rosen,1989; Stoweet al,1971)。在Pb影響胡子鯰脂質(zhì)代謝的研究中發(fā)現(xiàn)，用5 mg/L的硝酸鉛水體暴露胡子鯰150 d，Pb能夠顯著降低精巢、卵巢和腦中的脂肪和膽固醇的含量，但肝臟中的脂肪和膽固醇含量則顯著增加(Kattiet al,1983)。相應(yīng)地，在與之類似的研究中，用5 mg/L硝酸鉛水體暴露攀鱸(Anabas testudineus) 30 d后發(fā)現(xiàn)，Pb暴露降低肝臟和卵巢中的脂肪、磷脂和膽固醇含量，但提高了肝臟和卵巢中游離脂肪酸含量和脂肪酶的活性，同時(shí)，顯著提高血液中總脂、磷脂、膽固醇和游離脂肪酸含量(Tulasiet al,1992)。與Hg的影響類似，高濃度的Pb暴露亦可造成脂質(zhì)過氧化現(xiàn)象。研究表明，用50 μg/L的Pb水體暴露鏡鯉(Cyprinus carpio) 30 d，可導(dǎo)致鏡鯉腦中脂質(zhì)過氧化水平升高至正常水平的225%(Shafiq Ur,2003)。由此可見，Pb對(duì)魚體各組織的脂肪含量和脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)造成干擾，并可能通過對(duì)性腺和腦中磷脂含量的影響損害魚體的性腺發(fā)育和腦神經(jīng)功能。此外，Pb暴露造成性腺中膽固醇含量的降低，也提示以膽固醇作為前體的魚體激素合成與分泌會(huì)受到Pb暴露的影響，從而影響魚類的生長(zhǎng)、發(fā)育和性成熟(Singhet al,1979)。

2.3 Cd對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

環(huán)境中的Cd污染主要來源于有色金屬開采和金屬冶煉。中國(guó)東部沿海Cd含量為0.001～0.6 μg/L(方濤等,2012; 李磊等,2011)，而在湘江流域中檢測(cè)到的Cd含量可達(dá)5.21 mg/L(劉韻琴等,2013)。黃渤海中的舌鰨(Cynoglossus robustus)和藍(lán)點(diǎn)馬鮫(Scomberomorus niphonius)體內(nèi)的Cd與其他重金屬相比，含量最高，可達(dá)0.2 mg/kg ww(韓丹丹等,2018)。研究表明，Cd暴露可影響魚類的生長(zhǎng)發(fā)育，并造成組織器官損傷(Baiset al,2012; Ismailet al,2011)。在Cd對(duì)魚類脂質(zhì)代謝影響的研究中，用5 μg/L的Cd對(duì)歐洲鰻(Anguilla anguilla)進(jìn)行水體暴露30 d后發(fā)現(xiàn)，Cd暴露組中，魚體肌肉和肝臟中的脂肪含量雖然沒有發(fā)生變化，但與脂肪合成與分解相關(guān)的酶類，包括葡萄糖六磷酸脫氫酶(G6PD)、六磷酸葡萄糖脫氫酶(6PGD)、蘋果酸酶(ME)、異檸檬酸脫氫酶(ICDH)與脂肪組織脂肪酶(ATGL)，其活性和相關(guān)基因的表達(dá)水平均顯著上調(diào)。其中，與脂質(zhì)降解相關(guān)的基因atgl表達(dá)水平比正常水平上調(diào)130倍(Pierronet al,2007)，表明較低濃度的Cd暴露對(duì)歐洲鰻的脂質(zhì)代謝調(diào)控體系產(chǎn)生了顯著的影響，尤其可能增加脂肪的分解機(jī)能。在較低濃度Cd暴露研究中發(fā)現(xiàn)，用0.68 mg/L的氯化鎘水體暴露線鱧(Ophiocephalus striatus) 96 h，可導(dǎo)致線鱧肝臟中的脂質(zhì)總含量顯著降低(Baiset al,2012)。而用較高濃度Cd對(duì)魚類進(jìn)行水體暴露時(shí)，則往往導(dǎo)致體脂增加。如用6.8 mg/L氯化鎘暴露印度囊鰓鯰30 d后發(fā)現(xiàn)，Cd可導(dǎo)致魚體肝臟中的脂肪顯著積累(Sastryet al,1979)；用 50 mg/L的氯化鎘對(duì)胡子鯰進(jìn)行水體暴露135 d后發(fā)現(xiàn)，Cd導(dǎo)致胡子鯰肝臟中的脂肪和膽固醇的含量顯著提高，但在腦、卵巢和精巢中，脂肪和膽固醇含量均下降(Kattiet al,1984)。由此可見，不同濃度的Cd暴露對(duì)魚體脂質(zhì)代謝存在不同的影響。低濃度下，短期Cd暴露可上調(diào)魚體脂肪降解能力，從而降低脂肪積累；而高濃度長(zhǎng)期的Cd暴露則增加魚體肝臟中的脂肪積累。多項(xiàng)Cd對(duì)水生動(dòng)物的毒理研究表明，高濃度Cd暴露會(huì)損傷細(xì)胞線粒體的正常結(jié)構(gòu)(張娜娜等,2008)。由于線粒體是負(fù)責(zé)魚體脂肪酸β-氧化分解的主要細(xì)胞器(Ninget al,2016)，高濃度Cd對(duì)魚線粒體的破壞，就將顯著降低魚體的脂肪分解能力，從而導(dǎo)致脂肪嚴(yán)重積累。

2.4 Cu對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

與前述Hg、Pb、Cd相比，Cu是魚類必需微量元素之一，環(huán)境水體中也普遍含有Cu元素。中國(guó)東海海水中 Cu含量平均值為4.6 μg/L(王長(zhǎng)友等,2009)，長(zhǎng)江口和杭州灣進(jìn)海口海水中Cu濃度為0.13～2.72 μg/L(孫維萍等,2009)。然而，近年來已有不少文獻(xiàn)報(bào)道，水體中的Cu亦會(huì)對(duì)魚類脂質(zhì)代謝造成顯著影響。如在矛尾復(fù)蝦虎魚(Synechogobius hasta)的研究上，用低于55 μg/L梯度濃度的Cu分別暴露30和60 d后發(fā)現(xiàn)，在30 d時(shí)，Cu可顯著促進(jìn)肝臟中脂肪積累，上調(diào)脂肪合成相關(guān)的脂肪酸合成酶(FAS)、蘋果酸酶、異檸檬酸脫氫酶活性與過氧化物酶增殖物激活受體γ基因(pparγ)的表達(dá)，并降低脂肪分解相關(guān)的atgl基因表達(dá)；在60 d時(shí)，Cu則通過抑制魚體脂肪合成，促進(jìn)脂肪分解途徑，最終降低肝臟中的脂肪含量(Huanget al,2014)?；诓煌瑵舛忍荻鹊腃u暴露的研究表明，用2、24、71和198 μg/L Cu水體暴露黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco) 42 d后，高濃度的Cu暴露可降低黃顙魚肝臟脂肪合成酶活性和基因的表達(dá)，但顯著提高脂蛋白水解酶(LPL)的活性及其mRNA水平；隨著Cu暴露濃度的逐漸增加，肝臟和腹腔脂肪組織中的脂肪含量逐漸減少(Chenet al,2013)。綜合上述2項(xiàng)研究結(jié)果可知，魚體肝臟中的脂肪含量受到水體中Cu濃度與暴露時(shí)間的影響，高濃度Cu的長(zhǎng)期暴露，會(huì)嚴(yán)重干擾魚體的脂肪代謝。研究也發(fā)現(xiàn)，不僅水體中的Cu暴露可對(duì)魚體脂質(zhì)代謝造成影響，飼料中過高的Cu含量亦對(duì)魚體脂質(zhì)代謝產(chǎn)生干擾。用含有92.45 mg/kg的過量Cu的配合飼料投喂黃顙魚8周，肝臟中脂肪酸合成酶FAS酶活性下降，pparγ、atgl等與脂肪合成和分解相關(guān)基因的mRNA表達(dá)顯著下調(diào)，同時(shí)肝臟脂肪顯著降低；而在肌肉和腹腔脂肪組織中，高Cu飼料則不影響脂肪積累，且此兩組織中的脂肪生成酶活性、脂肪合成與分解基因的表達(dá)亦無明顯變化差異(Chenet al,2015)。綜合上述水體暴露和飼料暴露2種不同暴露方式的研究可見，不同Cu暴露方式對(duì)魚體脂質(zhì)代謝均會(huì)產(chǎn)生明顯影響，但其作用效果有所不同，猜測(cè)與Cu經(jīng)鰓、皮膚或消化道進(jìn)入體內(nèi)的效率差異有關(guān)，但其真正的機(jī)制尚待進(jìn)一步探索。

2.5 重金屬對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的復(fù)合干擾效應(yīng)

當(dāng)前，大部分研究重金屬干擾魚類脂質(zhì)代謝的工作都聚焦于單一金屬的代謝干擾效應(yīng)，但是，在自然水體中，各類重金屬是同時(shí)存在的。因此，在真實(shí)的水域環(huán)境中，重金屬對(duì)水生動(dòng)物的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)必然是來自于多種物質(zhì)的復(fù)合效應(yīng)。在一項(xiàng)有關(guān)Cu和Cd對(duì)矛尾復(fù)蝦虎魚的復(fù)合內(nèi)分泌干擾效應(yīng)研究中，用Cu(77 μg/L)和Cd(79 μg/L)復(fù)合暴露矛尾復(fù)蝦虎魚30 d后，結(jié)果顯示，Cu-Cd復(fù)合暴露與單獨(dú)Cu或Cd暴露相比，前者可更大程度地提高肝臟中的脂肪積累，并更顯著地上調(diào)葡萄糖六磷酸脫氫酶、六磷酸葡萄糖脫氫酶、蘋果酸酶、異檸檬酸脫氫酶與脂肪酸合成酶活性(Songet al,2014)。遺憾的是，多種重金屬對(duì)魚類代謝的復(fù)合干擾效應(yīng)研究至今仍極其匱乏，當(dāng)前的研究成果仍無法真實(shí)地評(píng)估實(shí)際水體中的重金屬污染對(duì)水生動(dòng)物的代謝干擾效應(yīng)。

3 環(huán)境雌激素對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

環(huán)境雌激素是一類具有雌激素活性的化學(xué)物質(zhì)，主要包括天然雌激素和人工合成的雌激素物質(zhì)。天然雌激素來源于人和家畜的排泄物，全世界70億的人口可以排出大約30,000 kg/年的雌激素，但家畜的雌激素排放量更為驚人，可達(dá)到83,000 kg/年(Shresthaet al,2012)。這些含有大量雌激素的排泄物或直接進(jìn)入廢水河流中，或作為天然有機(jī)肥料在農(nóng)業(yè)上被使用。人工合成的雌激素包括炔雌醇(EE2)、雙酚A(BPA)和壬基酚(NP)等，主要來源于殺蟲劑和增塑劑等化學(xué)品的生產(chǎn)過程、人用和獸用激素類藥物，以及人類的日常生活用品。這些天然或人工合成的雌激素通過各種途徑最終匯集到水環(huán)境中，進(jìn)而影響人類飲用水質(zhì)量和水生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。在中國(guó)的31個(gè)主要城市采集到的62個(gè)飲用水樣品中，檢測(cè)到的17β雌二醇(17β-E2)的最高濃度可達(dá)1.7 ng/L(Fanet al,2013)。BPA在國(guó)內(nèi)外主要河流中的最高濃度為21 μg/L,在垃圾處理滲液中的濃度可達(dá)到1.3～17200 μg/L(平均為 269 μg/L)(Crainet al,2007; Kanget al,2007; Yamamotoet al,2001)。目前已有多項(xiàng)研究表明，環(huán)境中的雌激素能夠通過食物鏈的富集作用，最終對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的危害，包括誘發(fā)心血管疾病、女性乳腺癌和男性前列腺癌癥等(Linet,2008; Nelleset al,2011; Woc?awekpotockaet al,2013)。

在生態(tài)毒理領(lǐng)域，水體中的環(huán)境雌激素對(duì)水生動(dòng)物生殖和發(fā)育的影響已有較多研究報(bào)道。當(dāng)水中的雌激素含量在低濃度(0.3～10 ng/L)時(shí)，雄魚精巢變小，精子數(shù)量下降(Roseet al,2013)，并同時(shí)提高卵黃蛋白原(vtg)的表達(dá)量，進(jìn)而影響雄魚的生殖能力，導(dǎo)致雄魚發(fā)生雌性化現(xiàn)象(Larsenet al,2008; Parrottet al,2005; Xuet al,2008)。水體雌激素含量過高時(shí)，甚至可能改變水生動(dòng)物種群結(jié)構(gòu)，威脅種群的生存(Blanchfieldet al,2015; Kiddet al,2007)。然而，環(huán)境雌激素對(duì)水生動(dòng)物脂質(zhì)代謝的研究仍然較少。

在野外的生態(tài)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，加拿大圣克萊爾河中檢測(cè)到的圓頭紅馬吸口魚(Moxostoma macrolepidotum)體內(nèi)EE2含量與體脂含量之間存在明顯的正相關(guān)(Al-Ansariet al,2010)。研究發(fā)現(xiàn)，用100 μg/L的BPA暴露成年斑馬魚(Danio rerio) 60 d，可導(dǎo)致斑馬魚肝臟脂肪含量顯著升高(Ngoet al,2017)。用22 μg/L的17β-E2暴露虹鱒(Oncorhynchus mykiss) 21 d，可誘發(fā)魚體的總脂肪及肝臟中的TG顯著積累(Cakmaket al,2006)。相應(yīng)地，研究壬基酚(NP)對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，用低于660 μg/L的不同梯度濃度的NP暴露虹鱒14 d，NP處理組的虹鱒肝臟中TG運(yùn)輸受阻，肝臟中積累大量的脂肪，導(dǎo)致嚴(yán)重的脂肪肝(Cakmaket al,2003)。以上研究表明，環(huán)境雌激素對(duì)魚類脂質(zhì)代謝產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為環(huán)境雌激素可誘發(fā)魚體組織中的脂肪發(fā)生積累。但環(huán)境雌激素對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的機(jī)制調(diào)控研究尚未闡明，在哺乳動(dòng)物的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，雌激素可通過與雌激素受體α(ERα)結(jié)合激活信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)啟動(dòng)子，進(jìn)而介導(dǎo)STAT3和AMPK下游脂肪酸代謝相關(guān)基因fas、硬脂酰CoA去飽和酶-1(scd1)、乙酰輔酶A羧化酶(acc)和乙酰輔酶A?；D(zhuǎn)移酶1(acaa1)的mRNA表達(dá)變化(Gaoet al,2006; Palmisanoet al,2017; Pedramet al,2013)。環(huán)境雌激素亦可與PPARγ相互作用，介導(dǎo)PPARγ下游的脂質(zhì)代謝基因表達(dá)變化(Riuet al,2011)。但在水生動(dòng)物中，環(huán)境雌激素影響脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制尚未得到完全闡明。

4 藥物對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響

越來越多的研究表明，多種藥物都具有對(duì)環(huán)境生物的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)。當(dāng)前，隨著全球藥物消耗量的提高以及不恰當(dāng)?shù)奶幚?，藥物在海洋、表層水和地下水中的檢出率隨之增加，甚至在一些地方的飲用水中亦可檢測(cè)出藥物成分(Daughtonet al,1999; Heberer,2002)。水體中的藥物主要來自于制藥廠、醫(yī)院和家庭廢水，并以復(fù)合藥劑或機(jī)體排出的代謝產(chǎn)物2種形式存在于水環(huán)境中(Boundet al,2005)。水中的主要藥物包括β受體阻滯藥、脂質(zhì)調(diào)節(jié)類藥、糖尿病治療藥、減輕心絞痛藥以及止痛藥和抗生素類藥物等(Joneset al,2002)。人、家畜和魚類同屬于脊椎動(dòng)物，在基因同源性、生物體的生理結(jié)構(gòu)和代謝模式上具有很高的相似性，因此，水中存在的多種藥物成分在魚體上同樣具有作用靶點(diǎn)，從而給水生動(dòng)物的生理和生殖發(fā)育帶來不可忽視的潛在危害風(fēng)險(xiǎn)(Fentet al,2006)。Owen等(2007)提出，魚類對(duì)某些藥物的敏感性高于哺乳動(dòng)物，從而導(dǎo)致藥物暴露可能對(duì)魚類產(chǎn)生比哺乳動(dòng)物更加強(qiáng)烈的機(jī)體反應(yīng)。然而，藥物對(duì)水生動(dòng)物代謝的影響仍少有報(bào)道，相關(guān)數(shù)據(jù)極其匱乏。

目前，僅有的一些研究主要集中在脂質(zhì)調(diào)節(jié)藥物和抗生素對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響上，其中，貝特類(Fibrates)藥物的研究相對(duì)較多。貝特類藥物屬于人用 降脂藥物，是PPARα的激活劑，通過與PPARα結(jié)合介導(dǎo)下游的脂肪代謝通路，從而激活過氧化物酶體和線粒體中的脂肪酸β-氧化，促進(jìn)脂肪分解(Arakiet al,2018; D'costaet al,1975)。Corcoran等(2010)研究表明，貝特藥物在水中的檢出率為0.03～7 μg/L。在貝特類對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的研究中發(fā)現(xiàn)，虹鱒分別腹腔注射環(huán)丙貝特(Ciprofibrate,35 mg/kg魚重)和吉非羅齊(Gemfibrozil,152 mg/kg魚重) 2～3周，肝臟中乙酰輔酶A氧化酶(ACO)活性顯著提高，這表明環(huán)丙貝特和吉非羅齊可增加肝臟中過氧化物酶體的脂肪酸β氧化效率(Scaranoet al,1994; Yanget al,1990)。Du等(2008)研究也發(fā)現(xiàn)，非諾貝特可降低草魚(Ctenopharyngodon idella)的脂肪合成并提高脂肪酸氧化效率，從而降低血液中甘油三酯和膽固醇濃度，減少全魚和肝臟中的脂肪和高度不飽和脂肪酸(EPA和DHA)的含量。然而，由于貝特類藥物存在多種藥型，它們?cè)诟鞯厮w中的殘留量差異較大，對(duì)不同魚類的暴露效應(yīng)也有所差異。考慮到目前臨床上已有大量不同原理的血脂調(diào)節(jié)藥物得到廣泛使用，它們對(duì)水生動(dòng)物的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)仍有大量工作需要開展。

抗生素是人類在臨床和動(dòng)物養(yǎng)殖中使用最久、最廣的一類藥物。由于早年抗生素在臨床和動(dòng)物養(yǎng)殖中的濫用，使得抗生素在水體中的殘留成為當(dāng)前令人關(guān)注的全球性環(huán)境問題。然而，環(huán)境殘留的抗生素對(duì)水生動(dòng)物脂質(zhì)代謝的影響至今尚未得到研究者的廣泛關(guān)注。最近，本實(shí)驗(yàn)室研究表明，作為當(dāng)前中國(guó)環(huán)境水體中殘留的主要抗生素，氧四環(huán)素和磺胺甲惡唑在環(huán)境濃度(420、260 ng/L)以及合法水產(chǎn)治療劑量(80、100 mg/kg/day)下對(duì)羅非魚(Oreochromis niloticus)和斑馬魚的12周水體和飼料暴露，足以造成魚體腸道健康、免疫機(jī)能和代謝系統(tǒng)的損傷。其中，2種抗生素均能下調(diào)羅非魚體內(nèi)的脂肪含量和脂肪酶活性，降低腸道和肝臟中的脂肪合成關(guān)鍵基因fas和脂肪酸分解關(guān)鍵基因cpt1的表達(dá)水平，顯示這2種抗生素的低劑量長(zhǎng)期暴露對(duì)魚體的脂肪合成和降解均有抑制作用，并以此進(jìn)一步影響魚體的代謝與健康(Limbuet al,2018; Zhouet al,2018)。由此可以預(yù)料，水體中普遍存在的各類抗生素殘留都可能對(duì)魚類代謝存在影響。鑒于抗生素在當(dāng)前水體環(huán)境中的廣泛存在，這一領(lǐng)域的相關(guān)研究亟待得到重視，但相關(guān)研究仍極其缺乏。

綜上可見，EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝具有顯著而復(fù)雜的影響，為清晰地展示各種EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝表型的影響，本文將目前已知的相關(guān)影響總結(jié)于表1中。然而，從表1也可看出，大部分涉及環(huán)境污染物 對(duì)脂代謝影響的研究主要集中于生理生化表型的描述，對(duì)其真正的分子調(diào)控機(jī)制的探索仍然較少；而就大量存在的水體環(huán)境污染物種類而言，也仍有大量污染物種類，尤其是新型污染物對(duì)魚類代謝的影響，尚無相關(guān)研究。

5 展望

5.1 全面開展各類傳統(tǒng)和新型EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響研究

本文綜述了已有文獻(xiàn)中關(guān)于EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝影響的研究，然而，這方面大部分研究仍主要集中在PCBs、OCPs、重金屬等傳統(tǒng)環(huán)境污染物上，而對(duì)于當(dāng)前的新型環(huán)境污染物的研究較少。事實(shí)上，隨著當(dāng)前新型材料的研發(fā)與應(yīng)用，水體中環(huán)境污染物的種類不斷增加，比如自然界分布廣泛的微塑料和納米材料及一些新型代謝調(diào)節(jié)類藥物和新型抗生素等，都開始進(jìn)入毒理學(xué)家和生態(tài)學(xué)家的視野。然而，這些新型污染物對(duì)魚類代謝的影響研究存在大量空白之處，因此，在進(jìn)一步闡明傳統(tǒng)EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的作用機(jī)制的同時(shí)，后續(xù)研究也應(yīng)著力關(guān)注當(dāng)前新型環(huán)境污染物對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響及其內(nèi)分泌干擾機(jī)制，為更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)當(dāng)前的環(huán)境健康與水生動(dòng)物健康提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5.2 加強(qiáng)開展EDCs在低濃度下的慢性暴露和復(fù)合暴露研究

客觀地說，在當(dāng)前大部分EDCs對(duì)水生動(dòng)物的生態(tài)毒理研究中，所采用的實(shí)驗(yàn)濃度往往遠(yuǎn)高于實(shí)際水環(huán)境中的EDCs濃度，采用的暴露周期也相對(duì)較短，這并不能反映實(shí)際環(huán)境的狀態(tài)。在實(shí)際水環(huán)境中的EDCs效應(yīng)，往往更多來自于低劑量的慢性暴露，然而這方面的實(shí)驗(yàn)室模擬研究仍相對(duì)較少。因此，基于EDCs的實(shí)際環(huán)境濃度開展長(zhǎng)期慢性暴露研究需要得到研究者的重視。同時(shí)，由于環(huán)境中EDCs對(duì)魚體的危害不僅僅由單個(gè)污染物引發(fā)，而往往來自多種污染物的復(fù)合效應(yīng)。因此，研究者在后續(xù)研究中，也需要加強(qiáng)研究多種DECs在低濃度的慢性復(fù)合效應(yīng)，以使研究成果更接近真實(shí)的生態(tài)環(huán)境。

5.3 重視開展EDCs影響魚類脂質(zhì)代謝與關(guān)聯(lián)生理過程的分子機(jī)制研究

從本文綜述可見，大部分的EDCs均會(huì)影響魚體中的脂質(zhì)代謝。目前的研究表明，EDCs往往通過干擾脂肪在魚體器官中的合成、分解效率與轉(zhuǎn)運(yùn)效率(Kattiet al,1983、1984)，最終導(dǎo)致肝臟、肌肉等組織器官中的脂肪異常積累，影響魚體健康與食用安全(Cakmaket al,2006; Itoet al,1974; Palet al,2013)。但是，EDCs在魚類脂質(zhì)代謝和能量平衡調(diào)節(jié)中的具體作用機(jī)制、關(guān)鍵作用靶點(diǎn)等尚未得到闡明，這大大限制了人們對(duì)EDCs作用原理的理解。此外，EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝的影響并非僅僅影響脂質(zhì)代謝本身，而更有可能介由脂質(zhì)代謝異常進(jìn)一步影響魚體的生殖、發(fā)育以及抗病免疫過程等。然而，這些相關(guān)生理過程的關(guān)鍵連接過程、位點(diǎn)和作用機(jī)制均尚未闡明。因此，在今后的研究中，研究者應(yīng)加強(qiáng)利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)，深入探討EDCs影響脂質(zhì)代謝及其關(guān)聯(lián)生理過程的分子機(jī)制，這既有利于更深入地闡明魚類代謝性疾病的發(fā)生原因，也為保障水產(chǎn)品的綠色安全提供重要的參考依據(jù)。

表1 EDCs對(duì)魚類脂質(zhì)代謝影響 Tab.1 The effects of EDCs on fish lipid metabolism

(編輯 馬璀艷)