论文DOI：10./j.jhazmat..
图文摘要
成果简介
近日，天津理工大学环境科学与安全工程学院端正花团队在环境领域知名期刊JournalofHazardousMaterials（IF=9.)上发表了题为“Barrierfunctionofzebrafifishembryonicchorionsagainstmicroplasticsandnanoplasticsanditsimpactonembryodevelopment”的研究论文，探究了不同粒径的微塑料被斑马鱼胚胎绒毛膜阻隔，从而对胚胎发育造成了缺氧效应。
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胚胎期是水生动物发育的重要阶段，而胚胎绒毛膜是抵御外源污染物的有效屏障。研究发现斑马鱼胚胎绒毛膜对微纳米聚苯乙烯(PS)颗粒起着有效的阻隔作用，但是绒毛膜表面PS粒子的覆盖也影响了绒毛膜孔隙的畅通度，其中纳米PS颗粒对绒毛膜孔隙的畅通度影响较大，表现为胚胎的心跳频率和血流速度的加快，因此粘附在胚绒毛膜上的PS颗粒可能在胚胎内形成一个缺氧的微环境。通过与抗氧化系统相关的代谢通路分析，证实了在PS颗粒的暴露下特别是纳米PS微粒的作用下，斑马鱼胚胎体内不饱和脂肪酸的合成、亚油酸的转化，以及丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢的通路都受到影响。尽管微纳米PS颗粒能被胚胎绒毛膜有效地阻挡，它们仍然会影响水生生物的早期发育。
引言
在自然水环境中普遍的存在直径为0.1-μm的微塑料，尽管目前还没有纳米级微塑料环境浓度的直接数据，不过人们相信水生环境中存在着纳米微塑料。水生生物会摄食微塑料，据报道在鱼的消化道、皮肤和鱼鳃中都检测到微塑料，而更小的纳米微塑料可能会进入生物细胞中，从而对鱼类造成损伤、肠道微生物群落紊乱、炎症等现象。胚胎发育阶段是鱼类生命中一个重要的阶段，而现有的研究大多是针对孵化后的个体，微塑料对胚胎发育的影响知之甚少。本研究主要探讨斑马鱼胚胎的绒毛膜对微米级和纳米级塑料的阻挡作用，了解微塑料对水生生物胚胎发育的影响。
图文导读图1荧光纳米微塑料在胚胎绒毛膜上的分布.(A)0hpf;(B)32hpf;(C)48hpf当斑马鱼胚胎暴露在纳米微塑料环境中时，10hpf时纳米级PS颗粒便开始在胚胎绒毛膜上积累，到32hpf时，更多的PS颗粒被吸附在绒毛膜上并且几乎覆盖个整个绒毛膜的表面，有效地形成均匀致密的PS涂层，然而在胚胎内部没有明显的检测出荧光信号。微米级塑料被观察到吸附在绒毛膜表面覆盖了绒毛膜的一部分，并且这些颗粒有凝聚成更大颗粒的趋势。
图2荧光纳米微塑料在幼鱼体内的蓄积（A）：空白组中整条幼鱼的代表性图像；有代表性的荧光纳米微塑料在（B）（C）（D）中的分布：血管、肝脏、消化道、鱼鳃、大脑。
胚胎孵化后，幼鱼通过口腔和鱼鳃摄入纳米微塑料，进入血液循环，72hpf后逐渐在幼鱼的肝脏、消化道和大脑中蓄积。与之相对的是没有观察到被幼鱼摄入的微米级塑料。
图3微米和纳米塑料对斑马鱼胚胎的发育毒性影响。不同字母表示处理组之间有统计学差异。
在微米级塑料暴露下，胚胎没有发生畸形或死亡，而胚胎的血流速度在24hpf增加了27.60%，在48hpf增加了36.67%。在纳米级塑料暴露下可以明显的看出斑马鱼胚胎的孵化受到了抑制，72hpf时延迟孵化率达到了12.5%，约为微米级塑料的3倍。
图4微米纳米级塑料暴露对斑马鱼胚胎代谢通路的影响
相对于空白对照组，暴露在微米塑料下主要影响通路是不饱和脂肪酸合成和亚油酸代谢，而这两个通路在纳米级塑料暴露下变化更大。此外纳米塑料还对牛磺酸和亚牛磺酸代谢，烟酸和烟酰胺代谢，以及丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸等氨基酸代谢有显著影响。
小结本文采用电镜表征、胚胎发育和代谢组学分析等方法，研究了斑马鱼胚胎绒毛膜对微塑料的阻挡作用以及微塑料对胚胎发育产生的毒性效应和机理，主要结论如下：（1）nm粒径的微塑料可以被胚胎的绒毛膜有效地阻挡下来。微米和纳米塑料在胚胎表面的吸附会改变绒毛膜的性能，导致胚胎内部形成缺氧的微环境，表现为胚胎心率、血流速度和孵化率的改变。（2）代谢组学的结果显示与胚胎抗氧化系统的变化有关。（3）微/纳米塑料颗粒在环境介质中的广泛存在，在评估这些污染物的生态风险时应仔细考虑它们借由胚胎绒毛膜对水生生物的胚胎发育造成影响。
主要作者简介端正花，天津理工大学环境科学与安全工程学院副教授，硕士生导师，研究方向为环境生物学。年以第一作者或通讯作者在JournalofHazardousMaterial、EnvironmentPollution、Chemosphere、环境科学和中国环境科学发表“微塑料”相关专题研究论文5篇。联系邮箱：duanzhenghua
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