磺胺二甲基嘧啶在海水青鳉鱼生活史中的生物富集、代谢转化与毒理效应研究

Overuse of antibiotics in animal husbandry and marine aquaculture in China, resulted in antibiotics and resistance genes become new pollutants in the environment. The environmental pollution and ecotoxicology of antibiotics are highly concerned by public. This project will take sulfamethazine (SM2) as the typical antibiotics to study their biokinetic and metabolic transformation of medaka (Oryzias melastigma) in the lifecycle (from fish eggs, embryos to larvae and adults, and their offspring), to compare the gender and tissue-specific differences of the bioaccumulation and parent-offspring transfer in the different development stages. We also want to reveal the mechanisms of metabolite and toxic effects of SM2 using physiological and biochemical indices together with proteomics technique. These results will provide the scientific basis of the ecological risk assessment of sulfonamides, and the control of antibiotics pollution in marine aquaculture.

抗生素在我国畜牧业、水产养殖业滥用现象普遍，使得抗生素及其抗性基因成为环境中的新型污染物，其环境污染与生态毒性效应受到人们关注。本研究选择磺胺类典型抗生素磺胺二甲基嘧啶为目标物，以海水青鳉(Oryzias melastigma )生活史各阶段（从鱼卵、胚胎到幼鱼、成鱼的发展及子代传递阶段）为暴露周期，研究其吸收、代谢转化的动力学过程，探讨其在海水青鳉不同生活史阶段的富集传递、代谢转化规律，以及性别及组织器官的富集差异；采用生理、生化方法结合蛋白质组学技术研究并揭示其代谢转化和产生毒性效应的分子机制。该研究结果为评估磺胺类抗生素的环境生态风险，以及海水养殖业抗生素的污染防治提供科学依据。

项目研究了海水青鳉各个生长周期对典型抗生素磺胺二甲基嘧啶(SM2)在不同暴露方式下的生物富集、代谢转化规律，性别和组织器官之间的富集代谢差异，并结合毒性效应指标探讨了SM2在海水青鳉中的代谢转化耦合毒性及相关机制。研究发现，SM2对海水青鳉胚胎会产生胚胎畸形、孵化率、孵化时间以及幼鱼畸形等发育毒性，有一定的生物富集性能，并具有明显的时间-剂量-效应关系。海水青鳉成鱼生长阶段在SM2水相暴露与食物相暴露下生物富集的主要器官、吸收动力学均有不同，雌雄差异不显著，推测与鱼体对SM2的吸收方式（经皮吸收、肠胃吸收）、分布和贮存以及生物转化等因素相关。结合蛋白质组学及代谢组学技术，发现SM2对海水青鳉的长期暴露显著影响其体内化合物代谢酶及抗氧化酶活性响应，并引起能量代谢紊乱及卵黄蛋白原表达异常；同时发现氨基酸在SM2暴露过程中起着重要的生物学作用，且随着暴露水平的增加，糖和脂肪酸的代谢有明显的下调趋势，说明SM2胁迫下海水青鳉需要更多的能量来进行细胞解毒和防御。海水青鳉在SM2低浓度暴露下可促进子代产卵量，对子代发育有影响但不显著。该研究结果为揭示抗生素对海洋生物的毒性效应及机制提供理论基础，为抗生素在海水养殖业的合理使用提供科学支撑。