雪卡毒素（P-CTX-1）对海水青鳉繁殖力以及早期发育毒理学效应的研究

Deterioration of oceans is leading to blooms of toxic dinoflagellates worldwide. The toxins, known as ciguatoxins (CTXs), accumulate up the food chain, can sicken marine animals and human, and even destroy the structures of marine biological community. However there is no effective detoxification method for this kind of toxins with high toxicity. Because the production of standard CTXs is limited by the output, the research on ciguatera toxicology is still in its infancy. The present study therefore aims to investigate the toxicology of Pacific Ciguatoxin-1 on reproduction and early development in marine medaka (Oryzias melastigma), using the method of microinjection and feeding for exposure study with home-made P-CTX-1 standard. O. melastigma is thought to be an ideal animal model for marine ecological toxicology study. In the present study, the transfer of P-CTX-1 between generations and its gender difference will be detected using chemistry analysis and cytotoxicity test. Moreover the establishment of an early warning system of harmful dinoflagellate blooms indicated by the toxicological effects on fish embryos and larvae, will be promoted by the proposed data in this study.

海洋生态环境的恶化，造成了世界范围内产毒甲藻数量的增加和更广泛的分布，其中经食物链传递的雪卡毒素，由于其毒性大且目前尚无有效的解毒方法，将构成对海洋生态系统生物群落的组成以及人类健康的巨大威胁。然而受到毒素标准品产量低的限制，目前对雪卡毒素的毒理学研究尚处于起步阶段。本项目将以自行提取和纯化的雪卡毒素（P-CTX-1）标准品为研究对象，通过显微注射和投喂的方式，研究P-CTX-1对海洋毒理学研究理想动物模型——海水青鳉繁殖力和早期发育的毒理学效应，进一步在分子水平上探明在海水青鳉早期发育过程中P-CTX-1毒性效应基因的表达及其潜在的功能，通过细胞毒理学检测和化学分析的方法探究P-CTX-1随亲代向子代的传递，及其雌雄差异性，并在个体水平上评价P-CTX-1对其敏感鱼类的毒理学表征，为建立以鱼类胚胎和幼鱼为指示生物的产毒甲藻大规模爆发预警体系提供基础数据。

雪卡毒素（Ciguatoxins, CTXs）来源于产毒的底栖甲藻，这种藻类产生的雪卡毒素通过食物链的传递逐步积累鱼类的体内，在该过程中进一步转化而产生具有更高毒性的雪卡毒素。本项目旨在探究已知毒性最强的雪卡毒素（P-CTX-1）对其敏感鱼类—海水青鳉在早期发育和繁殖力的毒理学效应及其分子机制。摸索并建立了显微注射的方法实现雪卡毒素在胚胎或幼鱼中的暴露。进而将含有雪卡毒素的幼鱼作为给药载体投喂给成年海水青鳉。本研究摸索到关键的毒理学效应剂量分别为：96小时的半数致死剂量为1.71 ng/g；96小时的幼鱼半数致死剂量为1.32 ng/g；七天的成年鱼20%有效剂量为16.5 pg/鱼。胚胎毒理学显著特征包括：孵化率时间延长；低孵化率；高细菌感染率；出现绿色胆囊；出现皮下出血；出现异常尾鳍发育；出现脊柱弯曲；心跳速率减慢；出现尾鳍颤动。幼鱼毒理学显著特征包括：心跳速率减慢和体长增加。成年海水青鳉毒理学显著特征包括：身体不平衡，腹泻，产卵量显著降低，同时染毒亲鱼所产的卵其孵化时间显著比对照组长，平均为17.50±4.89天（26 ℃）。通过海水青鳉中关键毒理学基因的表达分析显示炎症反应相关基因1l1和TNF-表达量显著上调，骨骼发育相关基Cyp26b1基因在海水青鳉鱼胚胎受精后第6天显著上调表达，胁迫反应基因p53和端粒酶反转录酶基因（omTERT）的基因表达水平在胚胎发育后期显著升高，心脏发育相关基因Cox-2的表达量在胚胎受精后的第2天和第4天显著上调表达。因此本研究证实了毒理学现象与关键基因表达的关联，由此表明雪卡毒素导致海水青鳉鱼繁殖能力下降，其有通过跨代遗传传递给子代受精卵的潜在途径，并且导致染毒亲鱼子一代的发育异常。该研究成果为今后更加深入研究雪卡毒素在鱼类中的毒理学奠定了基础，进而有助于揭示雪卡毒素对海洋鱼类以及整个海洋生态系统的潜在威胁。