幾類常見污染物對斑馬魚運動影響的研究進展

何錦，薛永來，周磊，崔雯，高璐，杜道林

江蘇大學環(huán)境與安全工程學院，鎮(zhèn)江 212013

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，水環(huán)境的污染問題也日趨嚴重。環(huán)境中各種污染物在水體中的積累不僅會對水生生物的生存環(huán)境構成威脅，同時也會通過飲用水、食物鏈或是與人體的直接接觸等途徑對人類的健康造成直接或間接的影響。運動系統(tǒng)是生物體生長發(fā)育的基礎，運動神經(jīng)元的作用是將來自脊髓或者大腦發(fā)出信號傳遞至肌肉及內(nèi)分泌腺體，從而支配效應器官神經(jīng)元的活動，進而影響機體行為的發(fā)生[1]。關于魚類運動，已有許多科學家進行過相關的研究。任宗明等[2]發(fā)現(xiàn)氰戊菊酯和氯化鎘的暴露會導致日本青鳉的運動強度顯著降低。張融等[3]提出了一種利用自動閾值分割、背景差分法、幀差法和骨架細化等圖像處理方法來計算青鳉魚胸鰭及尾鰭的擺動頻率和幅值。同時，也有諸多研究[4-8]表明，環(huán)境污染物對其他生物體的行為以及運動神經(jīng)系統(tǒng)造成不同程度的影響。而運動神經(jīng)的受損會在很大程度上影響生物體的生長發(fā)育，這也使得污染物的暴露對于生物體運動神經(jīng)系統(tǒng)的影響成為近年來研究的熱點。斑馬魚作為一種經(jīng)典的實驗室模式動物，因其對水環(huán)境的變化十分敏感，其內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、呼吸運動以及生長發(fā)育等都是水質檢測的重要指標[9]，使得利用斑馬魚進行急性毒性試驗成為水體環(huán)境中污染物綜合毒性的有效檢測方法。早在20世紀，已有科學家將斑馬魚應用于遺傳學、急性毒性以及環(huán)境風險評價的研究中[10]。國際標準化組織(ISO)還將斑馬魚確定為生態(tài)環(huán)境測試的標準用魚[11]。

為明確環(huán)境污染物對斑馬魚的運動神經(jīng)系統(tǒng)的損傷作用，研究人員選用不同種類的污染物對斑馬魚進行暴露并得出大量的相關毒性數(shù)據(jù)，這對于污染物在水環(huán)境中的生態(tài)風險評估具有重要意義[12-16]。迄今為止，雖已有大量的文獻報道了不同種類的環(huán)境污染物對于斑馬魚運動神經(jīng)系統(tǒng)的干擾作用，但相對較為零散，沒有全面且系統(tǒng)地來歸納、闡述環(huán)境污染物對斑馬魚運動神經(jīng)的損傷及其毒性作用機制。因此，在前人研究的基礎上，本文重點綜述環(huán)境污染物對斑馬魚的運動神經(jīng)毒性的最新研究進展，歸納分析不同種類的環(huán)境污染物對斑馬魚的行為系統(tǒng)造成的不同程度的損傷，闡述不同性別以及不同發(fā)育階段下的斑馬魚在污染物影響下，其運動神經(jīng)受到干擾效應的差異，并對該領域未來的研究方向進行展望。

1 斑馬魚運動神經(jīng)系統(tǒng)概述(Overview of the zebrafish motor nervous system)

斑馬魚的運動行為離不開體內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和代謝系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的分工合作[17]。當機體受到外界環(huán)境刺激后，由中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)發(fā)出行為指令，相應的器官組織接收到行為指令后，需要代謝系統(tǒng)提供相應行為所需的能量，免疫系統(tǒng)則負責消除由于外部刺激所導致的機體內(nèi)生化反應的失衡，如氧化應激反應。當斑馬魚暴露于污染物之后，這些系統(tǒng)功能若受損，均會在不同程度上引發(fā)斑馬魚運動行為的變化[18-20]。

1.1 多巴胺能神經(jīng)元調(diào)控運動行為

中樞神經(jīng)系統(tǒng)在調(diào)控斑馬魚運動中起主要作用。中樞神經(jīng)分泌神經(jīng)遞質來充當信使的角色，將“命令”傳達到各個器官組織，促使組織做出相應的行為來完成生理活動。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的多巴胺能神經(jīng)元與斑馬魚的運動行為密切相關[21]。多巴胺能神經(jīng)元在哺乳動物中位于中腦，已有研究證明，在斑馬魚腦中也存在多巴胺能神經(jīng)元[22-24]。多巴胺能神經(jīng)元分泌的多巴胺(dopamine, DA)是中樞神經(jīng)中的主要神經(jīng)遞質之一，可通過多巴胺受體(DA2R)來傳遞信號。多巴胺受體可大致分為D1和D2兩類，其中D1類受體包括D1和D5受體，D2類受體包括D2、D3和D4受體。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，多巴胺能神經(jīng)元調(diào)控機體運動發(fā)出的神經(jīng)纖維通路有4條。(1)黑質-紋狀體通路：以中腦黑質A9細胞群為起點，作用至紋狀體，主要為尾核、殼核和中央杏仁核，其主要作用是調(diào)節(jié)機體運動；(2)中腦-邊緣系統(tǒng)通路：始于中腦腳間核背側的A11細胞群，軸索上行可達伏隔核以及嗅結節(jié)，主要調(diào)控機體的情緒及行為動機；(3)結節(jié)-漏斗通路：起于下丘腦下部弓狀核A12細胞群，止于正中隆起，主要參與調(diào)控機體內(nèi)分泌激素的平衡；(4)中腦-皮質通路：起始于中腦腹側A10細胞群，止于前額葉，此通路主要涉及學習和記憶[25]。由于這幾條通路的存在，多巴胺能神經(jīng)元所涉及的機體生理功能眾多，且密切參與生物體外系統(tǒng)運動功能的調(diào)控，如學習、運動能力及覓食活動等[26]。此外，多巴胺及其受體還參與斑馬魚骨代謝的調(diào)節(jié)，對其破骨細胞、成骨細胞以及骨細胞和骨微環(huán)境都起著極其重要的作用[27]。骨骼是運動系統(tǒng)中的主要組成，也是運動行為發(fā)生的根本。由此可見，多巴胺能神經(jīng)元對斑馬魚運動有著重要的調(diào)控作用。

直接參與調(diào)控斑馬魚運動的是其腦內(nèi)的黑質-紋狀體通路。黑質是位于大腦腳底與中腦被蓋之間的一塊灰質團塊，黑質細胞富含黑色素且為腦部中合成多巴胺的主要核團。黑質細胞的變性以及多巴胺分泌減少是引發(fā)帕金森病的主要原因，同時黑質也是調(diào)控機體運動的重要中樞。而紋狀體也是機體中重要的皮質下運動調(diào)控中樞，包括尾狀核及殼核。參與行為控制以及運動學習、情緒變化以及行為動機等高級神經(jīng)運動的調(diào)節(jié)[28]。由于黑質以及紋狀體的特異性結構，黑質-紋狀體纖維通路又主要分為3條投射：(1)黑質致密部-尾殼核投射；(2)黑質前部-尾狀核頭部投射；(3)黑質后部-殼核投射[25]。黑質以及紋狀體調(diào)控運動的機理如圖1所示。此外，斑馬魚腦中多巴胺能神經(jīng)元纖維通路中的中腦-邊緣通路也會在一定程度上導致運動行為發(fā)生變化。中腦-邊緣系統(tǒng)主要與機體的獎賞效應相關，在將情緒轉化成意向行為和活動中起重要作用[29]。

1.2 氧化應激對斑馬魚運動行為的影響

中樞神經(jīng)系統(tǒng)對斑馬魚的運動行為起主要調(diào)控作用，但是機體內(nèi)氧化應激的發(fā)生對行為異常也有著不可忽略的影響。氧化應激是由機體內(nèi)活性氧含量和活性氧清除能力的失衡所導致，且表現(xiàn)為對機體的負面效應。當細胞內(nèi)活性氧含量相對升高時，即細胞處于氧化應激狀態(tài)，可引起DNA氧化損傷以及蛋白表達的異常，進而對機體造成損傷[30-31]。神經(jīng)組織一般具有高耗氧的特點，且相較于其他的組織器官，神經(jīng)元對于氧化應激反應會更敏感。氧化應激信號通路NRF2/ARE是斑馬魚體內(nèi)重要的抗氧化通路，由Nrf2(對氧化還原反應十分敏感的轉錄因子)、ARE(順式反應元件)以及調(diào)控基因表達kelch樣ECH相關蛋白1(kelch ECH association protein1, keap1)3個部分組成。氧化應激反應發(fā)生時，Nrf2和keap1解離后轉移至細胞核與ARE結合，調(diào)節(jié)機體內(nèi)氧化還原反應以及各種抗氧化物質的表達[32-34]。進而氧化應激反應可導致體內(nèi)自由基增多，而機體行為異常與這些自由基含量的上升密切相關[35-37]。

1.3 線粒體對斑馬魚運動的支持

線粒體是機體進行有氧呼吸的主要場所，為生物體的各項生命活動提供能量支持。在斑馬魚的運動系統(tǒng)中，線粒體作為運動能量的來源，其形態(tài)和功能的改變決定著機體行為的異常。有研究表明，當多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)大量線粒體出現(xiàn)水腫肥大現(xiàn)象，或者異常聚集的線粒體導致氧化應激反應時，均可導致機體行為異常[38-40]。運動系統(tǒng)是機體發(fā)生行為、進行生長發(fā)育活動的基礎。斑馬魚的產(chǎn)卵、覓食等活動都依賴于運動系統(tǒng)的正常運行。此外，斑馬魚行為的發(fā)生與其體內(nèi)多個系統(tǒng)密切相關，且其作為毒性終點的指標(如游泳速度、距離等)更為直觀和具有代表性。因此，斑馬魚的運動行為表現(xiàn)被廣泛地用于評價環(huán)境污染物對于水體環(huán)境以及水生生物的毒性效應。

圖1 黑質-紋狀體多巴胺能神經(jīng)通路示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the substantia nigra-striatum dopaminergic pathway

2 無機污染物對斑馬魚運動行為的影響(Effects of inorganic pollutants on the motility of zebrafish)

2.1 無機非金屬化合物對斑馬魚運動行為的影響

環(huán)境中的無機污染物來源于人類生產(chǎn)活動的排放或自然界的自主形成，對生物體的生長發(fā)育構成一定威脅。李旭玲等[41]將斑馬魚暴露于不同濃度的納米二氧化硅(SiO2-NPs)后發(fā)現(xiàn)，600和1 200 mg·L-1的SiO2-NPs可致使斑馬魚游動行為發(fā)生變化，其游動速度在暴露6 h后的降幅達到30%～50%，游動高度在暴露后的19 h后出現(xiàn)迅速下降的現(xiàn)象，且在24 h后降幅達到90%；除此之外，斑馬魚的群體行為也發(fā)生變化，個體間的平均距離以及分散程度在暴露SiO2-NPs 24 h后顯著下降。Xue等[42]也進行了類似的研究并且得到了SiO2-NPs損害斑馬魚運動神經(jīng)的結論。

2.2 納米材料對斑馬魚運動行為的影響

隨著科技的迅猛發(fā)展，納米材料的應用越發(fā)廣泛。而納米材料對生物體同樣存在著潛在的高毒性。賀凱宏等[43]的研究表明，25、50和100 μg·mL-1的納米氧化鋁對6 hpf(hours post fertilization)的斑馬魚胚胎染毒至6 dpf(days post fertilization)后，其在黑暗狀態(tài)下的游泳速度、運動距離以及趨觸性程度均有明顯下降；在驚恐逃逸反射試驗中，發(fā)現(xiàn)光照1 min內(nèi)的斑馬魚運動速度均低于黑暗時期，在關閉光源后幼魚運動速度均會提升，但25和100 μg·mL-1濃度組的幼魚速度上升得更慢。

2.3 金屬離子對斑馬魚運動行為的影響

2.3.1 銅(Cu)

在亞致死劑量的Cu2+脅迫下，斑馬魚的游動速度、群體分布特征以及游動姿態(tài)等會發(fā)生顯著變化。王英才等[44]的研究表明，在Cu2+作用下，短期內(nèi)斑馬魚的游動速度、活動距離、群體平均間距和緊湊度以及平均短軸、長軸的長度均出現(xiàn)快速增加，在不同區(qū)域出現(xiàn)的概率差異減小；隨著Cu2+暴露時間的延長，其游動速度、距離等又出現(xiàn)快速下降，在不同區(qū)域出現(xiàn)的概率又重新分化。伴隨著Cu2+的繼續(xù)暴露，斑馬魚所受的毒害作用也進一步加深，其運動能力也進一步下降，表現(xiàn)為其各項行為指標的變幅收窄。除此之外，Cu的暴露還會引起斑馬魚側線毛細胞的損傷，導致其體內(nèi)出現(xiàn)氧化應激現(xiàn)象，進而損害斑馬魚的運動行為感知能力[45-46]。

2.3.2 鎘(Cd)

Cd作為一種常見的重金屬離子污染源，其在斑馬魚體內(nèi)的富集會造成神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，進而對斑馬魚的運動系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響。Jin等[47]發(fā)現(xiàn)斑馬魚的行為模式對于光暗條件的交替存在某種響應關系，而經(jīng)過Cd處理后的斑馬魚對于這種光暗交替刺激的響應效果變得微乎其微甚至消失，斑馬魚總體的運動行為能力下降，且在黑暗條件下游動速度和距離遠遠低于對照組。Pan等[48]也進行了類似的研究，發(fā)現(xiàn)斑馬魚的游動能力與Cd的濃度呈現(xiàn)梯度響應趨勢，在最高濃度處理組(0.2 TU)其游動距離達到最低；同時發(fā)現(xiàn)Cd還會導致乙酰膽堿酯酶(AChE)的活性下降。AChE是生物體中對神經(jīng)遞質起調(diào)節(jié)作用的關鍵酶之一，并且長期以來被認為在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的許多功能中起關鍵作用，其中就包括運動系統(tǒng)[49]。

2.3.3 鋁(Al)

金屬Al已經(jīng)頻繁應用于人類的日常生活中。當其以Al3+的形態(tài)游離于水環(huán)境中并在生物體內(nèi)富集后，會在一定程度上干擾生物體內(nèi)各項生理活動。有數(shù)據(jù)表明，當>100 μg·L-1的Al3+染毒斑馬魚之后，其觸摸逃逸反應(touch-escape reaction)次數(shù)顯著減少，總游動距離和平均速度也明顯下降；同時還發(fā)現(xiàn)光照條件下的恐慌逃逸反射(panic escape reflex)要明顯高于黑暗條件下；在>400 μg·L-1的Al3+作用下，黑暗條件下的斑馬魚游動速度顯著增加[50]。談勇等[51]研究了Al引起斑馬魚運動行為變化的相應機制，其研究表明，經(jīng)Al3+暴露后的斑馬魚體內(nèi)活性氧(ROS)水平上升，淀粉樣前體蛋白b(appb)mRNA表達顯著上調(diào)，膠質細胞原纖維酸性蛋白(gfap)mRNA和生長相關蛋白43(gap43)mRNA表達下調(diào)；早老素1(psen1)mRNA則在暴露于Al3+48 h后出現(xiàn)下調(diào)現(xiàn)象，隨著暴露的進行，其表達量又顯著增加。猜測Al暴露導致的斑馬魚行為的變化可能與體內(nèi)ROS水平上升以及上述基因表達的變化有關。

2.3.4 錳(Mn)

Mn是生物體內(nèi)必需的微量元素，也是魚類進行生理反應所必需的元素。高濃度的Mn可導致水環(huán)境的破壞并威脅水生生物的生長發(fā)育。有研究發(fā)現(xiàn)，將成年斑馬魚和幼年斑馬魚分別暴露于不同濃度的Mn2+中，其結果表現(xiàn)為：成年斑馬魚的游動距離和轉體角度均明顯減小，而幼年斑馬魚群體中靜止不動的個體數(shù)量增加；成魚腦部中的酪氨酸羥化酶(TH)水平以及3,4-二羥基苯乙酸(DOPAC)含量上升，幼魚腦部中的TH水平則呈現(xiàn)下降趨勢。且在成魚和幼魚的神經(jīng)系統(tǒng)中均出現(xiàn)大量的細胞凋亡現(xiàn)象。表明斑馬魚運動能力的受損可能與高濃度的Mn2+引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，尤其與多巴胺能系統(tǒng)的損傷相關[52]。

2.3.5 鎳(Ni)

微量的Ni元素為魚類所必需，但是Ni元素在體內(nèi)的過量累積則會引發(fā)毒性作用，對于斑馬魚的運動系統(tǒng)也不例外。Nabinger等[53]發(fā)現(xiàn)對斑馬魚胚胎進行Ni2+處理至11 dpf后，斑馬魚幼魚的游動速度和游動距離在低濃度處理組(0.025 mg·L-1)均明顯下降，而在高濃度組(5、15 mg·L-1)則上升；而當受試對象換成成年斑馬魚時，所有Ni處理組的斑馬魚均出現(xiàn)類焦慮行為(anxiogenic-like behavior)和攻擊性行為減少的現(xiàn)象。

2.3.6 其他

此外，亞致死劑量的汞(Hg)導致斑馬魚游動頻率下降，恐慌逃逸反應減少[54]。鉛(Pb)的暴露致使斑馬魚游動距離縮短且轉體角度減小[55]。

3 有機物對斑馬魚運動行為的影響(Effects of organic matter on the motility of zebrafish)

3.1 苯、酚類化合物

大量的苯類及酚類化合物應用于各類生活用品中，其在生物體內(nèi)的聚集量到達一定程度時會引發(fā)致癌效應，損害機體功能。大量資料顯示，以斑馬魚作為受試對象暴露于各種苯、酚類化合物時，其行為模式發(fā)生變化，運動神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷。劉在平[56]發(fā)現(xiàn)，在氯苯和間甲酚的作用下，斑馬魚仔魚在20 s內(nèi)的自主運動頻率減少且游動距離大幅度下降。倪芳等[57]將斑馬魚暴露于不同濃度的五氯酚(PCP)后發(fā)現(xiàn)，低濃度組(0.25、0.5 mg·L-1)斑馬魚游動速度(中值)和熵值呈遞減趨勢，但趨勢不明顯，斑馬魚浮出水面的頻率增加；較高濃度組(1.0、2.0 mg·L-1)的游動速度(中值)、熵值以及浮出水面頻率有10 min的急速上升而后降低；而高濃度組(4.0 mg·L-1)的所有指標均呈顯著下降趨勢。Xia等[58]的研究表明，壬基酚抑制了斑馬魚的活動并且減少了個體間攻擊事件的發(fā)生。類似的研究中還發(fā)現(xiàn)斑馬魚的運動行為變化與苯酚的濃度以及染毒時間呈現(xiàn)相關性[59]。雙酚A(BPA)作為一種常見的工業(yè)原料，也是食品包裝和添加劑的典型成分。Wang等[60]的研究表明，BPA的暴露顯著改變了斑馬魚的自發(fā)運動，降低了觸摸反射和游泳速度；此外，1～15 μmol·L-1的BPA會導致斑馬魚軸肌損傷且在15 μmol·L-1時，初級和次級運動神經(jīng)元的軸突生長被破壞。

3.2 氰化物

氰化物可由一些特定的細菌、真菌或是藻類制造，并且存在于相當多的植物中。由于其在自然界中廣泛存在性且毒性高，氰化物對生物體的生存環(huán)境構成極大威脅。郭櫻子等[61]將斑馬魚胚胎暴露于氯氟氰菊酯后，發(fā)現(xiàn)低濃度(2.5 μg·L-1)時仔魚的自主運動頻率相較于對照組顯著升高，高濃度(10 μg·L-1)組則顯著下降；在高濃度組還發(fā)現(xiàn)斑馬魚仔魚的接觸反應的運動距離明顯縮短，其游泳速度也顯著降低。

3.3 農(nóng)藥及抑菌劑對斑馬魚運動行為的影響3.3.1 有機磷農(nóng)藥

我國是農(nóng)產(chǎn)品輸出大國，對于農(nóng)藥以及抑菌劑的使用十分頻繁，這也導致了環(huán)境中存在大量農(nóng)藥及抑菌劑的殘留。大量文獻報道了這些殘留物對生物體的危害作用，其中也有許多研究針對斑馬魚的行為變化和運動神經(jīng)的損傷進行了系統(tǒng)分析。逯南南等[62]使用馬拉硫磷對斑馬魚進行急性暴露后發(fā)現(xiàn)，短時間內(nèi)斑馬魚的游動速度持續(xù)上升，最快速度達到65 mm·s-1，之后又急速下降，且斑馬魚的游動區(qū)域幾乎全部集中于水箱上部。Wang等[63]將斑馬魚暴露于不同濃度的敵敵畏之后發(fā)現(xiàn)，在45 mg·L-1組斑馬魚橫向游動的時間減少，在34和45 mg·L-1組進行垂直上下游動的斑馬魚數(shù)量增多；除此之外，各處理組均出現(xiàn)大部分斑馬魚聚集在水箱頂部靠近水面的現(xiàn)象。除了對于游動速度及活動區(qū)域的抑制之外，敵敵畏對于斑馬魚運動行為中的其他代表性指標均有不同程度的影響。黃毅等[64]的研究結果表明，暴露于敵敵畏之后的斑馬魚出現(xiàn)聚集現(xiàn)象且轉動頻率下降，運動加速度減小，游泳活動減少且停留在水面附近。毒死蜱(chlorpyrifos, CPF)也是一種常見的農(nóng)藥殺蟲劑。Levin等[65]對于孵化期的斑馬魚胚胎進行CPF暴露后發(fā)現(xiàn)孵化后的斑馬魚仔魚游泳速度顯著降低，甚至靜止不動。而Bailey等[66]則使用成年斑馬魚進行CPF暴露，探究CPF對斑馬魚游動速度、實時運動軌跡以及社交情緒效應(social-emotional effects)的影響。其研究結果表明，暴露于CPF的初期，斑馬魚游泳速度加快，運動劇烈，呈現(xiàn)興奮狀態(tài)；當暴露持續(xù)一段時間后，斑馬魚游泳速度降低，活動區(qū)域縮小，在最高濃度(0.6 μmol·L-1)時抑制現(xiàn)象最顯著[66]。CPF還導致成年斑馬魚的求偶“追尾”頻率顯著下降[66]。

3.3.2 有機氯農(nóng)藥

雙對氯苯基三氯乙烷(DDT)是常用的殺蟲劑，也是一種不易分解的有機農(nóng)藥。Tiedeken等[67]將斑馬魚胚胎暴露于DDT中發(fā)現(xiàn)斑馬魚行為紊亂，活動能力受到抑制；為了進一步驗證DDT對斑馬魚運動行為的干擾，在后續(xù)的實驗中加入了誘導癲癇發(fā)作的藥物戊四唑和軟骨藻酸，發(fā)現(xiàn)DDT的存在促進了這些藥物誘發(fā)癲癇的概率，斑馬魚出現(xiàn)顫抖及搖頭行為(head-shaking behavior)。Ton等[68]通過對抗乙酰化微管蛋白進行染色，也得到了DDT損傷斑馬魚運動神經(jīng)元的結論。

3.3.3 抑菌劑

與農(nóng)藥一樣，抑菌劑在生產(chǎn)生活中的使用也越來越頻繁。而環(huán)境中殘留的抑菌劑對生物體一樣有著嚴重的健康威脅。已有研究表明，將斑馬魚暴露于百菌清之后，其綜合行為強度受到嚴重影響。在0.1 TU百菌清暴露環(huán)境下的斑馬魚，其游動、攝食、擺動以及擺鰭均受到不同程度的影響，這4種運動行為受影響的程度為擺鰭>攝食>游動>擺動；而百菌清對斑馬魚運動神經(jīng)的毒性機制可能是影響了其腦中酪氨酸轉氨酶(TAT)的表達過程，從而影響機體的糖代謝水平，進而造成魚體內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)水平降低，運動活力減弱[69]。Jin等[70]將斑馬魚暴露于殺菌劑抑霉唑(IMZ)之后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)300 μg·L-1的IMZ處理96 h后的幼魚平均游泳速度以及游泳距離顯著降低，AChE表達受到抑制。Altenhofen等[71]分別用斑馬魚仔魚和成年斑馬魚暴露于三唑類殺菌劑戊唑醇，發(fā)現(xiàn)4 mg·L-1組斑馬魚幼魚的行進距離、行進時的轉體角度、幼魚間行進軌跡的交叉頻率以及活動區(qū)域范圍均有所減少；而對于成魚組，4和6 mg·L-1的戊唑醇處理組出現(xiàn)游泳速度和行進距離下降的現(xiàn)象；而對于AChE的表達情況，在成魚組沒有出現(xiàn)顯著變化，但是幼魚組的AChE mRNA表達量顯著上升。

4 混合污染廢水對斑馬魚運動行為的影響(Effect of mixed pollution wastewater on zebrafish movement behavior)

5 總結與展望(Summary and outlook)

隨著生產(chǎn)生活活動的進行，污染物排放到環(huán)境中的種類和數(shù)量日益增多。各類環(huán)境污染物對斑馬魚的行為模式及運動神經(jīng)系統(tǒng)有著不同程度的干擾。通過歸納分析可見，污染物暴露于斑馬魚之后對其運動能力有明顯的抑制作用，包括抑制其游動速度、游動距離、活動范圍以及轉體的角度、頻率等。如亞致死劑量的金屬離子污染物暴露初期通常會短暫地刺激斑馬魚加快其游泳速度，行為劇烈且軌跡紊亂，原因可能是外界的短期刺激造成斑馬魚興奮；當暴露持續(xù)進行或是污染物濃度增加后，對其運動能力的抑制作用越發(fā)明顯，且一般呈現(xiàn)濃度或時間響應趨勢，其原因則可能是金屬離子進入到斑馬魚體內(nèi)影響了其多巴胺神經(jīng)的正常分泌以及與多巴胺受體的正常結合。而有機污染物在導致斑馬魚游泳能力下降的同時，其攝食或者求偶行為也受到不同程度的影響，原因可能是有機污染物損害了斑馬魚的供能系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)，影響代謝功能，導致魚ATP水平下降以及性激素含量改變。此外，環(huán)境污染物對于不同發(fā)育階段的斑馬魚的行為能力的影響程度也有差異。對于孵化初期的斑馬魚仔魚而言，其運動系統(tǒng)尚未發(fā)育完全且體內(nèi)的解毒體系也較為薄弱，對于外界毒物的干擾所呈現(xiàn)出的受損效應也更為嚴重。如一些毒性較大的重金屬離子或者有機農(nóng)藥等暴露后，斑馬魚仔魚的游動速度顯著下降甚至靜止，失去運動能力，甚至死亡；而成年斑馬魚的運動能力雖然也會受損，但多數(shù)只是速度下降，轉體次數(shù)降低等，并未完全失去運動能力。可見污染物對不同發(fā)育時期的斑馬魚表現(xiàn)出不同程度的損傷效果。

針對環(huán)境污染物對于斑馬魚運動行為的損傷，國內(nèi)外雖有大量研究報道，但大部分局限于對行為受損的表征研究，對于其受損的內(nèi)在致毒機制尚沒有系統(tǒng)的概述。生物學領域對斑馬魚的運動系統(tǒng)組成及調(diào)控機理已有較為成熟的研究，基于前人的研究，毒理學領域可以下幾個方向進行深入探討：(1)環(huán)境污染物如何干擾斑馬魚調(diào)控運動行為的信號通路從而影響其運動行為；(2)環(huán)境污染物如何引起斑馬魚體內(nèi)自由基的含量異常進而導致多巴胺能神經(jīng)元壞死，從而抑制斑馬魚的運動；(3)環(huán)境污染物如何抑制胞內(nèi)線粒體的合成或者損害線粒體結構，從而抑制斑馬魚運動所需的能量合成。由于環(huán)境污染物的廣泛存在性及危害性，其對于運動神經(jīng)系統(tǒng)的毒性作用研究也變得至關重要，而關于損害運動系統(tǒng)的具體作用機制還需要更加深入的研究。