从微囊藻毒素-LR暴露的毒性影响中恢复雌性斑马鱼的生殖功能
蓝藻水华已引起全球关注，因为它会向水体中释放蓝藻毒素，对人类和水生动物产生危害。其中，MC-LR和MC-RR由于其毒性而被研究最多。许多研究报告了鱼体内MCs的积累，其中主要的靶器官是肝脏。在鱼类中，除肝脏外，生殖腺被认为是MCs的第二大靶器官。
世界卫生组织(WHO)建议饮用水中MC-的安全标准为1μg/L。wang et al.(2010)报道，溶解MCs的水平达到35.8 μg/L，对动物乃至人类的健康构成严重威胁。
MCs共价结合并抑制蛋白磷酸酶1和2A，导致蛋白磷酸化，导致细胞凋亡和细胞骨架紊乱。许多研究表明，MCs在鱼类性腺中积累，会对鱼类生殖系统产生毒性影响。
硬骨鱼的发育和生殖是由HPGL-轴上的基因与类固醇生成途径相关基因之间的相互作用调节。促性腺激素释放激素(gnrh)由下丘脑释放，刺激促性腺激素的释放，包括垂体促卵泡激素(FSH)和促黄体生成素(LH)。通过与促性腺激素受体结合，诱导雌鱼的配子发生。有研究报道，MCs可能通过影响性类固醇激素的产生和HPG轴基因转录水平的改变来影响鱼类繁殖。
水生系统中某些内分泌干扰物的毒性作用不是持久的，在自然条件下，鱼类往往会逃离不利的环境，而不是留在受限制和污染的生活区。虽然微囊藻毒素可对某些靶器官产生严重的毒性作用，破坏动物的生物学功能，但鱼类的肝脏、肾脏甚至卵巢均有恢复能力。因此，我们提出假设，当鱼在淡水中饲养时，微囊藻毒素的毒性作用可以恢复鱼的生殖功能。
1.性腺指数
MC-LR暴露21 d后，雌性斑马鱼的GSI在两个处理组中都受到MC-LR的显着影响（图1）（P< 0.01）。 在恢复期结束时，两个治疗组的GSI都回到了对照水平。
图1.微囊藻毒素-LR对雌性斑马鱼21 d暴露/恢复期后性腺体指数(GSI)的影响。
2.生殖指数
在1μg/L处理的雌性中，产卵数、受精率和孵化率略低于对照组，但在50μg/L组中观察到上述所有参数均显着降低（P< 0.01 )（图2A、B和C）。 恢复时，所有繁殖参数值都恢复到对照水平（图2A、B和C）。
图2.微囊藻毒素-LR在21天暴露/恢复期后对雌性斑马鱼繁殖参数的影响，(A)卵数/桶、(B)受精率、(C)孵化率。
3.组织病理学分析
对照组的卵母细胞与伊红染色的腺体组织相连，边缘有滤泡细胞。暴露21d后，两组(1μg/L和50μg/LMC-LR)均显示性腺组织空泡化，卵母细胞和卵泡细胞失去接触(图3A-C)。与对照组相反，两个处理组的卵黄发生前卵母细胞数量均增加。此外，在两个处理组中均发现卵黄生成后，卵母细胞减少，但仅在50μg/L处理组中观察到成熟阶段的闭锁卵母细胞（图3G）。 在恢复期，卵巢在组织学上与对照卵巢相似。两个治疗组的卵泡发育阶段均恢复正常（图3D-G）。
图3. (A)：对照组，(B)：1 μg/L组，(C)：50 μg/L组，黑色星号：性腺组织空泡化。黑色箭头：卵母细胞和滤泡细胞层之间失去接触。蓝色箭头：退化成熟的卵母细胞。(G)雌鱼卵黄发生前、卵黄发生中和卵黄发生后卵母细胞的百分比。
4.血浆激素水平
暴露期内，MC-LR处理组雌鱼血浆E2、T和VTG浓度均发生显著变化(P< 0.01)(图4A-C)。当斑马鱼转移到MCLR游离水中时，两组处理后的E2、T和VTG浓度水平均恢复到对照组水平(图4A-C)。
图4. MC-LR对21 d暴露/恢复期雌性斑马鱼血浆(A)：17β雌二醇(E2)、(B)：睾酮(T)、(C)：卵黄原蛋白(VTG)水平的影响。
5.HPG轴基因的转录变化
在MC-LR暴露后，参与HPG轴的基因的mRNA表达发生了改变（图5）。在大脑中，在1和50 μg/L MC-LR组中观察到gnrh3、cyp19b和erβ的显着上调和gnrh2的显着下调（P < 0.01）。在卵巢中，MC-LR暴露后fshr、star和cyp19a的转录水平显着增加（P < 0.01）。50 μg/L MC-LR组lhr、hmgra、hmgrb和3βhsd mRNA水平显着降低（P<0.01）。
恢复期后，两组HPG轴基因mRNA表达水平与对照组无显着差异。
图5. MC-LR对雌性斑马鱼暴露/恢复期21d后大脑和卵巢基因表达谱的影响。
6.Westen blot分析
暴露21 d后，处理组(1和50μg/L MC-LR)的卵巢蛋白(17βhsd和cyp19a)表达极显著升高(P< 0.01)(图6A-C)。
此外，观察到在恢复期间，与对照组相比，两组中17βhsd和cyp19a的蛋白质表达无显着差异（图6A-C）。
图6. 21 d暴露/恢复期后雌性斑马鱼卵巢中17βHSD和CYP19a表达的Westen blot分析
结论
研究表明，雌性斑马鱼能够从MC-LR对生殖功能的毒性影响中恢复过来。未来的研究需要详细论证鱼类从MC暴露中恢复能力的潜在途径。我们的研究还可以为一些EDC危害对鱼类的风险评估提供更好的见解。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166445X1930236X
