文 献 综 述

摘要：近几十年来，由于抗生素在养殖业和畜牧业中的大量使用，导致其对水环境污染的问题日趋严重，已成为当前国际研究热点之一。在此背景下，斑马鱼作为鲤科短担尼鱼属的小型硬骨鱼，近年来作为模式生物在环境毒理学评价中得到越来越广泛的应用，也因此成为仅次于小鼠的第二优先脊椎模式生物。本文主要研究四环素类抗生素对斑马鱼胚胎孵化时间以及幼鱼心率的影响

关键词：四环素类抗生素、斑马鱼、生态毒性

1．研究背景

1.1四环素抗生素在环境中的污染现状

近几十年年来，由于抗生素在养殖业和畜牧业中的大量使用，导致其对水环境污染的问题日趋严重，已成为当前国际研究热点之一^[1]。抗生素包括人用和兽用两类。我国由于人口多，人用抗生素的使用总量居世界前列；与此同时，兽药抗生素由于能促进动物生长和增产，在养殖业中以亚治疗剂量长期添加于动物饲料中。目前，世界上生产的抗生素已达200多种，其中至少有50%的抗生素用于蓄牧养殖业、养蜂业和水产养殖业^[2]。在我国，每年生产的1 300 种化学原料药中，抗生素类药品年产量达3.3万t^[3]。研究表明，抗生素进入生物体后，并不被完全吸收，其中85%以上以原药形式排出体外， 有些抗生素在生物体内经生物转化，生成毒性更大的代谢物随粪便和尿液排出体外^[4]。这些抗生素及其代谢物随雨水、地表径流污染地表水，或通过渗滤作用污染地下水，尽管浓度很低( 一般在ng#183;L^-1micro;g#183;L^{- 1} 水平)^[5] ，但由于其在养殖业和畜牧业中被长期频繁的施用，因此，对水生生态系统和人体健康构成极大的潜在威胁。最近，在德国等地的城市废水、农田土壤、地表水甚至饮用水中检测到了一定浓度抗生素的存在^[6-8]。因此，国际社会不仅日益重视环境安全评价和化学物质对生态环境的危害评估，还非常关注环境毒理学测试方法中3R（Reduction，Refinement，and Replacement，减少、优化和替代动物实验）原则的应用^[9]。在此背景下，斑马鱼（zebrafish，Danio rerio）作为鲤科短担尼鱼属的小型硬骨鱼，近年来作为模式生物在环境毒理学评价中得到越来越广泛的应用，也因此成为仅次于小鼠的第二优先脊椎模式生物^[10]。

2. 斑马鱼应用于环境毒理研究的优势

已知斑马鱼的30 000 多个基因与人类基因同源性高达70%^[11]，且在遗传筛选中获得的突变体被证实与人类疾病表型相一致，其中很多基因已被克隆，并发现两者功能相似。将斑马鱼胚胎暴露于小分子化合物后，发现分子水平的信号通路与人类毒性反应有高度的相关性，表明斑马鱼是一种优良的研究模型^[12]。斑马鱼胚胎和幼鱼体型小，成鱼繁殖能力强，有一系列的致死、亚致死、致畸毒性反应可供观察和分析^[13]。与哺乳动物相比，其最大优势是便于进行高通量筛选和高内涵分析^[14]：高内涵分析（high content analysis，HCA）作为一种高效的筛选技术，可以在细胞水平针对生物体内多系统、多途径、多种靶标进行动态高通量监测，通过观察细胞形态预测环境毒物的毒性，实现早期、快速、高通量检测^[15]。每次检测需要的样品少，可置于多孔板内进行平行试验，方便自动化检测，适合以图像为基础检测环境毒物对胚胎形成和发育的影响；斑马鱼的另一个优势是其胚胎透明易观察，在光学显微镜下，可清楚地动态观察胚胎发育的各个阶段，正确定位毒作用位点。同时方便进行转基因操作，如植入绿色荧光蛋白（green fluorescentprotein，GFP），实现胚胎基因表达的动态变化以及活体胚胎发育的动态实时监测^[16]。因此，利用转基因斑马鱼胚胎，结合HCA 的筛选优势进行环境化学物的血管发育毒性相关研究，如Vogt 等^[17]探索出一种认知网络技术（cognition network technology，CNT），利用Tg（fli1 ；egfp）荧光标记血管的转基因斑马鱼胚胎，可识别斑马鱼幼鱼特定区域血管，以及量化小分子血管形成的抑制剂对胚胎节间血管发育的作用，以此可评价环境毒物对其胚胎血管发育的影响。

3. 基于斑马鱼器官发育的毒性评价

3.1 心血管发育毒性