能量代謝技術(shù)賦能動(dòng)物毒理學(xué)研究邁向新高度

      能量代謝是動(dòng)物生理學(xué)的核心組成部分，其變化往往反映了動(dòng)物在面對(duì)環(huán)境壓力時(shí)的生理響應(yīng)。近年來(lái)，隨著毒理學(xué)研究的不斷深入，能量代謝在動(dòng)物毒理學(xué)中的應(yīng)用日益受到關(guān)注。北京易科泰能量代謝測(cè)量技術(shù)能夠精確地測(cè)量動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）和耗氧率（VO₂）等，為研究動(dòng)物在污染物暴露下的生理變化提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

• 易科泰技術(shù)方案

    （一）動(dòng)物呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)  
  （二）動(dòng)物游泳能力及喜好監(jiān)測(cè)系統(tǒng)  
  （三）動(dòng)物視頻跟蹤和行為分析系統(tǒng)    
（四）水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)  

• 應(yīng)用案例

    （一）非洲爪蟾暴露于鹽和農(nóng)藥后的能量代謝響應(yīng)
      Alvarez-Vergarat團(tuán)隊(duì)利用便攜式能量代謝系統(tǒng)研究了鹽度和有機(jī)磷農(nóng)藥氯氰菊酯（CPF）對(duì)非洲爪蟾（Xenopus laevis）的生理和代謝影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了兩種鹽度環(huán)境（150 mOsm和400 mOsm NaCl）以及兩種農(nóng)藥濃度（0和1.0 μg/L CPF），并讓成年雄性非洲爪蟾暴露于這些環(huán)境45天。       研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露于農(nóng)藥的動(dòng)物SMR顯著降低，表明CPF對(duì)非洲爪蟾的能量代謝產(chǎn)生了顯著的抑制作用。此外，同時(shí)暴露于鹽水和農(nóng)藥的動(dòng)物在調(diào)節(jié)血漿滲透壓方面的能力也顯著下降，這進(jìn)一步證實(shí)了農(nóng)藥對(duì)動(dòng)物滲透調(diào)節(jié)能力的負(fù)面影響。這些結(jié)果表明，鹽度和農(nóng)藥的聯(lián)合暴露對(duì)非洲爪蟾的生理功能產(chǎn)生了協(xié)同抑制作用，影響了其生存和適應(yīng)能力。

    （二）佛羅里達(dá)綠水蛇體內(nèi)汞和放射性銫積累與能量代謝的關(guān)系
      Brown等人（University of Georgia）利用便攜式能量代謝系統(tǒng)研究了汞（Hg）和放射性銫（137Cs）在佛羅里達(dá)綠水蛇（Nerodia floridana）中的生物累積及亞致死效應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)從美國(guó)能源部薩凡納河基地（South Carolina, USA）的三個(gè)前核冷卻水庫(kù)中捕獲了 78 條佛羅里達(dá)綠水蛇，并通過(guò)能量代謝系統(tǒng)測(cè)量了它們的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）。       研究發(fā)現(xiàn)，佛羅里達(dá)綠水蛇能積累汞和放射性銫，其體內(nèi)含量與蛇的體型和捕獲地點(diǎn)的污染歷史相關(guān)。盡管這些污染物對(duì)蛇的標(biāo)準(zhǔn)代謝率無(wú)顯著影響，但放射性銫含量與血細(xì)胞寄生蟲感染率呈負(fù)相關(guān)，表明放射性銫可能對(duì)寄生蟲或宿主有負(fù)面影響。這為理解放射性污染物的生態(tài)影響提供了新視角，并凸顯了佛羅里達(dá)綠水蛇作為環(huán)境污染生物指示物種的價(jià)值。

    （三）微塑料污染對(duì)水生生物的毒性影響
      武漢大學(xué)的劉曉寧等研究人員在《環(huán)境化學(xué)工程雜志》上發(fā)表了一項(xiàng)研究，探討了微塑料對(duì)草魚（Ctenopharyngodon idellus）的毒性效應(yīng)及其對(duì)游泳能力的影響。該研究基于控制實(shí)驗(yàn)，將草魚幼魚暴露于不同濃度的聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）中6天，評(píng)估了微塑料在魚體內(nèi)的積累情況及其對(duì)草魚氧化應(yīng)激、神經(jīng)毒性、腸道微生物多樣性和游泳能力的影響。       結(jié)果顯示，PS-MPs暴露顯著抑制了草魚大腦中的乙酰膽堿酯酶（AChE）活性，并在1和10 mg/L暴露濃度下顯著增加了超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）水平，同時(shí)改變了草魚腸道微生物群落并降低了香農(nóng)多樣性指數(shù)。此外，PS-MPs顯著提高了草魚的誘導(dǎo)游泳速度，并降低了臨界游泳速度，這可能延遲草魚完成生命周期。研究還發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物與游泳能力指標(biāo)之間存在顯著相關(guān)性。該研究結(jié)果表明，微塑料對(duì)魚類的生理特性產(chǎn)生了負(fù)面影響，降低了遷徙魚類的游泳能力，強(qiáng)調(diào)了微塑料污染可能對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)功能和生物多樣性的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響，為理解持久性污染物微塑料對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響提供了新的見解。
 
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參考文獻(xiàn)：

• Álvarez-Vergara F, Sanchez-Hernandez J C, Sabat P. Biochemical and osmoregulatory responses of the African clawed frog experimentally exposed to salt and pesticide[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2022, 258: 109367.
• Brown M K, Haskins D L, Russell A L, et al. Mercury and radiocesium accumulation and associations with sublethal endpoints in the Florida green watersnake (Nerodia floridana)[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2022, 41(3): 758-770.
• Liu M, Liu X, Xu J. Influence of microplastic pollution on the toxicity of potamodromous fish grass carp (Ctenopharyngodon idellus) and its swimming capacity[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2024, 12(5): 113520.