編者按

食品安全一直是人們關(guān)注的領(lǐng)域。選擇穩(wěn)定、高效的模式生物對食品毒理學(xué)研究尤為重要。斑馬魚是小型脊椎模式動(dòng)物，與哺乳動(dòng)物模型相比具有生命周期短、繁殖能力強(qiáng)、飼養(yǎng)方便、成本低等特點(diǎn)，其基因與人類有70%的同源性。斑馬魚胚胎透明易觀察，且具有對環(huán)境敏感的優(yōu)點(diǎn)，因此被用作生物傳感器。斑馬魚及其胚胎已被廣泛應(yīng)用于食品毒理學(xué)評估。

今天，我們分享2023年7月由湖北師范大學(xué)劉細(xì)霞副教授團(tuán)隊(duì)、中國農(nóng)大許文濤教授合作發(fā)表在國際食品頂刊《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》（JCR Q1，中科院一區(qū)TOP期刊，IF 14.8）的一項(xiàng)研究成果——Zebrafish as model organisms for toxicological ev

aluations in the field of food science，該研究系統(tǒng)而全面地總結(jié)了以斑馬魚為模式生物的食品毒理學(xué)研究，主要內(nèi)容包括：食品毒理學(xué)評價(jià)的多維機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系研究；根據(jù)食品中的八種危害物類型對相關(guān)研究進(jìn)行了分類，包括真菌毒素、農(nóng)藥、抗生素、重金屬、內(nèi)分泌干擾物、食品添加劑、納米顆粒和其它與食品有關(guān)的成分；對斑馬魚在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)行了展望，以期為食品科學(xué)領(lǐng)域的研究人員提供有價(jià)值的參考。

文章題目

Zebrafish as model organisms for toxicological evaluations in the field of food science

雜志：Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety（JCR Q1，中科院一區(qū)TOP期刊，IF=14.8）

發(fā)表時(shí)間：2023年7月

作者：劉細(xì)霞，許文濤，侯瑩鈺等

單位：湖北師范大學(xué)食用野生植物保育與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)

項(xiàng)目資助：由湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（D20222503）、食用野生植物保育與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（EWPL202103）、湖北師范大學(xué)國際化項(xiàng)目庫（HBNUIP-20220302L）、湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（Q20212503）、湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃（T2022028）等項(xiàng)目資助。

01、研究結(jié)論

1.  許多研究已經(jīng)描述了食品中的大多數(shù)化學(xué)危害物單一物質(zhì)的毒性作用，包括氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)、發(fā)育毒性、行為毒性或器官毒性等。由于人們在日常生活中經(jīng)常接觸到有毒物質(zhì)的混合物。因此，出現(xiàn)了越來越多的關(guān)于類似或不同類型的化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合毒性作用研究，并開發(fā)出了相應(yīng)的解毒劑。然而，需要更多的研究來關(guān)注遺傳毒性、神經(jīng)毒性和生殖毒性及其機(jī)制。影響和改善單一毒性和聯(lián)合毒性的因素仍有待進(jìn)一步探討。

2. 在大多數(shù)研究中，有毒物質(zhì)是直接添加到水中的，而且斑馬魚在不同發(fā)育階段的暴露模式存在差異，這使得研究個(gè)體的毒物動(dòng)力學(xué)過程和表型變化的劑量限制變得復(fù)雜。此外，斑馬魚對助溶劑濃度和溶液pH值的耐受性有限。對水溶性較差和毒性作用更強(qiáng)的有毒物質(zhì)進(jìn)行毒理學(xué)研究，需要嚴(yán)格選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)育階段和暴露方法，以獲得穩(wěn)定和有意義的結(jié)果。

3. 斑馬魚胚胎將在食品毒理學(xué)評價(jià)領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用，特別是基于其高通量應(yīng)用特性的生物標(biāo)志物篩選，并且可與代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等其他跨學(xué)科研究相結(jié)合。

02、研究背景

斑馬魚（Danio rerio）作為一種脊椎動(dòng)物，被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域。其擁有與人類相似的組織器官和系統(tǒng)，基因和信號通路與人類高度保守，且神經(jīng)發(fā)生、軸突發(fā)生、神經(jīng)元亞型特異性方面等與哺乳動(dòng)物高度相似。與用于毒理學(xué)評價(jià)的嚙齒類動(dòng)物相比，斑馬魚具有生命周期短、繁殖力強(qiáng)、飼養(yǎng)成本低的特點(diǎn)。由于其體型小且繁殖率高，利用斑馬魚可以篩選更多樣本，也更有可能檢測到具有生物學(xué)意義的反應(yīng)。

自21世紀(jì)以來，斑馬魚在生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用（Asharani等人，2011；Jin等人，2018；Li等人，2018；Wang等人，2015）。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)已頒布20多項(xiàng)斑馬魚用于化學(xué)品及環(huán)境毒性評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)文件，如ISO-15088-2008、OECD 236-2013、《水質(zhì)物質(zhì)對淡水魚(斑馬魚)急性毒性測定方法》(GB/T 13267—1991)等，為以斑馬魚作為毒理學(xué)評價(jià)模式生物奠定了基礎(chǔ)。

食品安全與民生息息相關(guān)。在以往的研究中，傳統(tǒng)的毒理學(xué)評價(jià)是以小鼠（Mus musculus）為研究對象開展的，但小鼠在食品安全研究中存在諸多不足，如實(shí)驗(yàn)周期長、成本高等。近年來，斑馬魚在毒性評價(jià)中的應(yīng)用日益廣泛，被用于評估食品中化學(xué)物質(zhì)的危害及潛在風(fēng)險(xiǎn)，并闡明新的毒性機(jī)制等（Gaur等人，2018；Kim等人，2011；Komoike等人，2020）。

此外，斑馬魚胚胎對環(huán)境更敏感，能在體外受精后迅速生長，這些特性有助于進(jìn)行斑馬魚行為分析，并用于發(fā)育毒性與致畸性研究等。目前，斑馬魚胚胎已被用作生物傳感器，以快速篩選評價(jià)大批量化學(xué)物質(zhì)的生物活性及其毒性（Noyes等人，2015）。然而，在評價(jià)不同物質(zhì)的毒性時(shí)，斑馬魚與哺乳動(dòng)物之間的差異不容忽視（Bambino & Chu，2017）。因此，需要進(jìn)一步研究以確定斑馬魚是否適用于食品毒理學(xué)評估（Focker等人，2022）。

本文綜述了以斑馬魚為模式生物的食品毒理學(xué)研究，包括真菌毒素、農(nóng)藥、抗生素、重金屬、內(nèi)分泌干擾物、食品添加劑、納米顆粒和其它與食品有關(guān)的成分；以及食品毒理學(xué)評價(jià)的多維機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系研究等，并對斑馬魚在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)行了展望，以期為食品科學(xué)領(lǐng)域的研究人員提供有價(jià)值的參考。

03、斑馬魚在毒理學(xué)評價(jià)中的應(yīng)用

1.  利用斑馬魚建立多維度毒性評價(jià)機(jī)制

通過斑馬魚表型、生物標(biāo)志物、代謝途徑、生理及遺傳毒性效應(yīng)等多維度評價(jià)機(jī)制，可以對食品中存在的化學(xué)危害進(jìn)行毒理學(xué)評價(jià)。

就胚胎表型而言，斑馬魚透明、可觀察，其早期胚胎透明，又是在體外生長發(fā)育，可以通過顯微鏡很好地觀察胚胎各個(gè)時(shí)期的發(fā)育狀況。根據(jù)斑馬魚在暴露一段時(shí)間后表型的變化，如發(fā)育異常(體長改變、卵黃囊吸收延遲)、畸形(脊柱彎曲、心包水腫、肝組織形態(tài)受損)和行為異常等，可以對化學(xué)品的毒性進(jìn)行評價(jià)。

近年來，利用斑馬魚開展毒性評價(jià)的研究逐年增加，自2019年以來已發(fā)表超過5000篇，其中約8%與食品成分/化學(xué)品相關(guān)，涉及氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、肝毒性、腎毒性、心臟毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性及遺傳毒性等相關(guān)研究，并進(jìn)一步闡明了其作用機(jī)制（見表1）。

表1 利用斑馬魚闡明毒性效應(yīng)及其相關(guān)機(jī)制

利用斑馬魚開展多維度毒性評價(jià)已被應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域，不僅提高了研究效率，降低了研究成本，還避免了動(dòng)物福利問題等（Cassar等，2020）。

2. 以斑馬魚為模型生物的毒理學(xué)評價(jià)結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系研究

通過斑馬魚模型來研究化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其毒性效應(yīng)之間的關(guān)系，可以為闡明不同濃度物質(zhì)的毒性效應(yīng)差異、毒性機(jī)制探索和風(fēng)險(xiǎn)評估提供依據(jù)。已有研究表明，在化學(xué)物質(zhì)中，如頭孢菌素、1,2,4-三唑、無機(jī)納米材料、雙酚類化合物等，斑馬魚的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系研究表現(xiàn)出色?；诎唏R魚胚胎構(gòu)建的食品劑量-反應(yīng)和構(gòu)效關(guān)系模型，對開展食品毒性評價(jià)具有重要意義。

04、斑馬魚在食品毒理學(xué)評價(jià)中的研究進(jìn)展

1.  霉菌毒素

霉菌毒素是谷物或飼料中霉菌生長產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物，目前，人們已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種霉菌毒素，這些毒素在動(dòng)物體內(nèi)有不同的毒性、代謝途徑和靶器官，是最危險(xiǎn)的食品污染物之一。為了建立食品殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，研究每種霉菌毒素的毒理學(xué)機(jī)制至關(guān)重要。

以往的研究結(jié)果顯示，霉菌毒素在斑馬魚中會(huì)引起不同類型的毒理學(xué)效應(yīng)，如行為異常、致畸性、發(fā)育毒性和肝毒性等。在表2和圖1中，研究人員總結(jié)了霉菌毒素對斑馬魚及其胚胎的毒理學(xué)效應(yīng)。大多數(shù)結(jié)果集中在霉菌毒素中單一毒素毒性的研究上。

表2 霉菌毒素對斑馬魚的毒性效應(yīng)

圖1  黃曲霉素對斑馬魚的毒性效應(yīng)

研究表明，暴露于黃曲霉素B1(AFB1)的斑馬魚胚胎，其代謝特征與哺乳動(dòng)物顯示的肝毒性一致，且在與人類不良后果相關(guān)的濃度下觀察到了致畸作用。

此外，Wu等人(2019)發(fā)現(xiàn)，在6 hpf-15dpf期間，將斑馬魚胚胎暴露于濃度為15-75ng/mL的AFB1時(shí)，斑馬魚表現(xiàn)出神經(jīng)發(fā)育異常，且神經(jīng)毒性標(biāo)志物(如gfap和huC)水平發(fā)生改變；將斑馬魚暴露于AFB1或赭曲霉毒素A時(shí)，會(huì)抑制與人類糖尿病相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子hhex和prox1的表達(dá)，且治療組表現(xiàn)出肝毒性。

除單一毒素效應(yīng)外，研究還報(bào)道了兩種或三種毒素共同暴露的毒性效應(yīng)，Juan-Garcia等人(2021)研究了真菌毒素棒曲霉素、棒曲霉素A和棒曲霉素B在二元或三元混合物中的聯(lián)合毒性

除了單一毒素效應(yīng)外，研究還報(bào)告了兩種或三種毒素的共同暴露毒性效應(yīng)（Juan-Garcia 等人，2021；Wang, Wang 等人，2021），所有混合組均表現(xiàn)出發(fā)育毒性和行為的改變。

在回顧相關(guān)文獻(xiàn)后，我們發(fā)現(xiàn)，通過斑馬魚及其胚胎對真菌毒素開展毒理學(xué)研究，可以從行為、組織形態(tài)深入到分子水平的毒性機(jī)制研究，從單一毒素的毒性評估擴(kuò)展到多種毒素的毒理學(xué)研究，但還需要對多種毒性機(jī)制進(jìn)行更多研究，如生殖毒性、心臟毒性等。不同霉菌毒素混合物與其他有毒物質(zhì)的聯(lián)合毒性研究已成為一種趨勢。

2. 農(nóng)藥

當(dāng)前，全球農(nóng)藥市場規(guī)模巨大，一些果蔬中農(nóng)藥殘留超標(biāo)或超范圍存在屢禁不絕。越來越多的研究利用斑馬魚來探究農(nóng)藥對斑馬魚生長、發(fā)育及其生理活動(dòng)的影響。

二噁英（dioxins，PCDD/Fs）及二噁英類污染物（DLCs）作為含氯農(nóng)藥的副產(chǎn)物，是迄今為止化合物中毒性最大且含有多種毒性的物質(zhì)之一，通過食物攝入會(huì)對人類健康產(chǎn)生不利的影響。已有研究表明，斑馬魚胚胎不僅可以被用于研究農(nóng)藥的毒性，而且在解毒劑的開發(fā)中也發(fā)揮了重要作用。圖2和表3中總結(jié)了斑馬魚在農(nóng)藥毒性評價(jià)中的應(yīng)用。

圖2 斑馬魚在農(nóng)藥毒性分類研究中的應(yīng)用

表3 部分農(nóng)藥對斑馬魚的毒性效應(yīng)

由于農(nóng)藥種類繁多，在日常生活中人們經(jīng)常同時(shí)接觸到兩種或多種農(nóng)藥的混合物。利用斑馬魚模型進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同組合或不同比例的農(nóng)藥混合物具有不同的毒性作用；也有研究評價(jià)了農(nóng)藥混合物對斑馬魚主要器官、組織和生理活動(dòng)的聯(lián)合毒性作用，發(fā)現(xiàn)相比于單獨(dú)暴露于一種農(nóng)藥中，農(nóng)藥混合物中的斑馬魚形態(tài)缺陷發(fā)生率更高，神經(jīng)元也更大。

除了用于農(nóng)藥毒性分類、風(fēng)險(xiǎn)評估、聯(lián)合毒性評價(jià)之外，利用斑馬魚模型也可以用于農(nóng)藥慢性毒性、農(nóng)藥在分子水平上的毒性機(jī)制研究、不同物質(zhì)誘導(dǎo)的農(nóng)藥毒性研究及其機(jī)制研究等，對評估、管理和降低農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

3. 抗生素

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，人們對食品安全和質(zhì)量的要求不斷提高，這引發(fā)了人們對食品中抗生素存在的擔(dān)憂。β-內(nèi)酰胺類抗生素（β-lactams）、喹諾酮類抗生素、四環(huán)素類抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素等被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物疾病防治和食品保鮮。然而，抗生素等藥物殘留，容易引發(fā)耐藥性并最終影響人類健康，因此，成為了廣大消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)問題。

歐盟規(guī)定了動(dòng)物源性食品中不同抗生素的最大殘留限量(NO.2377/90/EC)，但在水體、土壤，甚至很多動(dòng)物的腸道中都曾檢測到抗生素的殘留，從而影響生活在受污染水體中的魚類。以斑馬魚及其胚胎為模式生物，研究人員系統(tǒng)評估了抗生素的毒性，進(jìn)一步明確了殘留標(biāo)準(zhǔn)，并探討了其毒性機(jī)制（圖3）。

圖3 斑馬魚對不同抗生素的毒性效應(yīng)

Petersen等人（2021）探究了不同抗生素，即頭孢他啶、環(huán)丙沙星和氯四環(huán)素對斑馬魚行為的影響；以斑馬魚及其胚胎為模式生物的實(shí)驗(yàn)表明，暴露于磺胺類藥物、四環(huán)素類和其他水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的抗生素，會(huì)影響斑馬魚胚胎的孵化，產(chǎn)生致畸效應(yīng)，并損害斑馬魚的腸道健康（Zhou等人，2018）；大環(huán)內(nèi)酯類抗生素會(huì)對斑馬魚胚胎造成嚴(yán)重的心臟毒性和發(fā)育毒性（Yan等人，2019），并對斑馬魚造成肝毒性（Zhang等人，2020）。

與農(nóng)藥聯(lián)合毒性研究相類似，斑馬魚也是研究抗生素聯(lián)合毒性的良好模式生物。Zhang等人（2016）研究了氟喹諾酮類、四環(huán)素類藥物對斑馬魚胚胎的聯(lián)合毒性，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合毒性相當(dāng)于或略低于單獨(dú)使用四環(huán)素的毒性，這表明抗生素之間可能存在拮抗作用。

近年來，抗生素毒性研究開始采用跨學(xué)科方法或側(cè)重于植物源抗生素。Han等人（2018）報(bào)告了利用斑馬魚模型結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、ADMET研究來系統(tǒng)評估頭孢菌素的毒性；植物源性天然產(chǎn)物，如多酚類、生物堿類、單寧等，被看作抗生素的替代品或補(bǔ)充劑，以改善細(xì)菌的耐藥性問題。然而，這些物質(zhì)是否具有毒性需要進(jìn)一步明確，但以往的研究尚集中在利用斑馬魚作為模式生物闡明植物源抗生素的抗菌活性研究。未來，斑馬魚將在研究植物源抗生素的劑量-反應(yīng)關(guān)系及其潛在毒性方面發(fā)揮更廣泛的作用。

4. 重金屬

近年來，土壤和工業(yè)廢棄物中的重金屬污染物引發(fā)了許多食品安全問題。食品中可能含有多種重金屬污染物，如銅、鉻、鎘、鉛、汞等。重金屬具有強(qiáng)累積毒性，且半衰期很長，通過食物鏈中生物富集和生物放大，對人體健康構(gòu)成潛在威脅。因此，評估不同濃度和組合的重金屬安全風(fēng)險(xiǎn)并闡明其潛在毒性機(jī)制，對人類健康至關(guān)重要。

研究表明，重金屬對斑馬魚胚胎孵化率、壽命、心率及骨骼發(fā)育都有影響（Gouva et al., 2020），斑馬魚在重金屬毒性評價(jià)中的應(yīng)用總結(jié)見圖4、表4中。

圖4 斑馬魚在不同重金屬毒理學(xué)研究中的應(yīng)用

表4 一些重金屬對斑馬魚的毒性效應(yīng)

作為人體必需的微量元素，銅和鉻的攝入不足或過量都會(huì)影響健康。在濃度為9微克/升、暴露96小時(shí)的情況下，銅對斑馬魚的記憶和行為產(chǎn)生了不利影響（Acosta et al., 2016）；曹等（2019）將斑馬魚暴露于10微克/升的硫酸銅中30天后，發(fā)現(xiàn)斑馬魚性腺發(fā)育發(fā)生改變，類固醇激素水平紊亂，內(nèi)分泌相關(guān)基因表達(dá)異常，這些均抑制了斑馬魚的生長與繁殖；鉻對斑馬魚胚胎具有致畸性，喂食被鉻污染的飼料時(shí)，斑馬魚形態(tài)異常、且存活率下降（Tye et al., 2018）；

鎘對斑馬魚的毒性作用包括免疫毒性、神經(jīng)毒性、肝毒性及發(fā)育毒性、行為毒性等；暴露于重金屬鉛會(huì)導(dǎo)致斑馬魚腸道菌群失衡、肝臟代謝紊亂、發(fā)育毒性和神經(jīng)毒性等。陳等（2012）證實(shí)，斑馬魚胚胎暴露于鉛會(huì)導(dǎo)致畸形，并以劑量依賴的方式改變斑馬魚幼魚的自發(fā)運(yùn)動(dòng)和行為，導(dǎo)致記憶缺陷；劉等（2016）發(fā)現(xiàn)，親代雌性斑馬魚暴露于甲基汞（MeHg）會(huì)導(dǎo)致后代形態(tài)變化和神經(jīng)行為功能障礙。

與農(nóng)藥、抗生素研究類似，研究人員也使用斑馬魚這一模型生物來研究重金屬混合物的毒性作用（Liao et al., 2021）。高等（2018）探討了鎘、鉛和銅的聯(lián)合毒性，發(fā)現(xiàn)銅-鎘、銅-鉛對斑馬魚的聯(lián)合毒性具有協(xié)同作用。

斑馬魚還被用于探究重金屬與農(nóng)藥、抗生素及其他非金屬化合物的聯(lián)合毒性；解毒物質(zhì)的研發(fā)及其作用機(jī)制的研究等，預(yù)防和控制食品中的重金屬污染并對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化尤為重要。未來，斑馬魚將進(jìn)一步在多種重金屬和非金屬物質(zhì)的聯(lián)合毒性機(jī)制研究及解毒物質(zhì)的開發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

5.  內(nèi)分泌干擾物

內(nèi)分泌干擾物（EDCs），又稱環(huán)境激素，是影響人體、動(dòng)物體內(nèi)正常激素水平，破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)的一類外源性化學(xué)物質(zhì)。殺蟲劑、塑料及藥物等的一系列產(chǎn)品中均含有EDCs，它們殘留在食物及日常生活環(huán)境中，往往通過食物鏈對人體產(chǎn)生不利影響，并進(jìn)一步影響生態(tài)平衡。

通過觀察斑馬魚及其胚胎暴露于普通食品中殘留EDCs的生理指標(biāo)和結(jié)構(gòu)變化，可以進(jìn)一步研究EDCs對人類生理過程的影響。以斑馬魚為模型生物，對食品中常見EDCs的毒性研究總結(jié)見表5。

表5 斑馬魚對某些內(nèi)分泌干擾物的毒性效應(yīng)研究

長期暴露于BPA及其類似物中的斑馬魚，可能引起行為障礙、腎臟疾病、生殖毒性等。表5簡要概述了常見EDCs及其混合物引起的神經(jīng)行為障礙、代謝紊亂、甲狀腺功能異常等毒性作用?；贓DCs的毒性評估，斑馬魚及其胚胎經(jīng)常被用作評價(jià)化合物內(nèi)分泌干擾作用的模型生物，后續(xù)將進(jìn)一步探究其相關(guān)機(jī)制和方法。

6.  食品添加劑

食品添加劑是化學(xué)合成或天然物質(zhì)，如色素、防腐劑和甜味劑，它們被添加到食品中，用以改善食品的質(zhì)量、顏色、香味和口感等，從而滿足食品保鮮、加工的需求。盡管許多食品添加劑的安全性已得到證實(shí)，但近年來由食品添加劑引起的食品安全問題逐漸顯現(xiàn)，引起了越來越多研究人員的關(guān)注。因此，利用斑馬魚這一模型生物來研究食品添加劑毒性作用的研究數(shù)量有所增加。

食品添加劑對斑馬魚的毒性作用主要表現(xiàn)為發(fā)育毒性、心臟毒性、生殖毒性等。用斑馬魚胚胎評估檸檬黃、日落黃、莧菜紅和誘惑紅等4種偶氮染料的發(fā)育毒性發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃度為5mM（低于ADI，7.5 mg/kg體重）時(shí)，未出現(xiàn)明顯的畸形，而當(dāng)濃度高于ADI時(shí)，斑馬魚胚胎出現(xiàn)了孵化困難、發(fā)育異常等。除此之外，焦糖色素E150d以劑量依賴的方式對斑馬魚胚胎的孵化、存活、表型及心跳產(chǎn)生毒性作用，并導(dǎo)致骨骼肌、心包破損傷等（Capriello et al., 2021）；還有研究發(fā)現(xiàn)，食品添加劑京尼平對斑馬魚胚胎具有發(fā)育毒性，會(huì)導(dǎo)致心包水腫，并可能在斑馬魚中引起心臟毒性、肝毒性、腎毒性等（Xia et al., 2021）；

人工甜味劑，如阿斯巴甜（APM），在高脂飲食中可進(jìn)一步誘發(fā)毒性；Kim等人（2011）發(fā)現(xiàn)，在高脂血癥存在的情況下，APM對斑馬魚存活率的負(fù)面影響比糖精（SAC）更大，并會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降、腦炎癥增加；Han等人（2021）和Li等人（2021）對斑馬魚的全面神經(jīng)行為特征進(jìn)行了表型分析，并系統(tǒng)地描述了SAC和APM的潛在行為和神經(jīng)毒性作用，如圖6所示。

圖6 人工甜味劑對斑馬魚神經(jīng)行為表型的影響

食品中防腐劑的毒性也引起了食品安全的關(guān)注。Pradhan等人（2020）發(fā)現(xiàn)，乙氧喹改變了參與應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞周期和DNA損傷途徑的基因表達(dá)水平，從而導(dǎo)致斑馬魚發(fā)育性神經(jīng)毒性和運(yùn)動(dòng)缺陷；Huang等人（2021）發(fā)現(xiàn)，斑馬魚暴露于50 mg/L的脫氫乙酸鈉，可導(dǎo)致心腦血管損傷，且通過在斑馬魚中誘導(dǎo)Ca2+和維生素D3缺乏，可進(jìn)一步導(dǎo)致心肌細(xì)胞中Ca2+依賴的線粒體損傷。食品添加劑的毒性作用和研究結(jié)果見表6。

表6 一些食品添加劑對斑馬魚的毒性效應(yīng)

因此，需要基于斑馬魚進(jìn)一步研究食品添加劑的毒性，后續(xù)可以更多地關(guān)注食品添加劑在分子水平上的毒性機(jī)制及其混合物對腎、肝、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)的影響。

7. 納米顆粒

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米顆粒由于其獨(dú)一無二的特性，如增強(qiáng)食品風(fēng)味、顏色、穩(wěn)定性及抗菌活性等，被用作食品抗菌包裝膜、食品添加劑，在食品領(lǐng)域日益流行。通過飲食攝入納米顆粒，對人類健康的潛在威脅已引起研究人員的關(guān)注。

本文回顧了過去十年中單一納米顆粒毒性作用及與其他物質(zhì)聯(lián)合毒性作用的研究。有研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚暴露于一定劑量的金屬或非金屬納米顆粒會(huì)導(dǎo)致腦毒性、內(nèi)源微生物群紊亂、生殖毒性、致畸形等（表7）。

表7 某些納米塑料對斑馬魚的毒性效應(yīng)

此外，以斑馬魚為模型生物，研究人員還探究了毒性誘導(dǎo)機(jī)制及解毒物質(zhì)；納米顆粒的毒性還可能與其形態(tài)有關(guān)，且可能與其他有毒物質(zhì)，如重金屬相互作用。因此，應(yīng)開展更多實(shí)驗(yàn)，對斑馬魚納米顆粒毒性作進(jìn)一步研究。

8. 其他與食品相關(guān)的成分研究

除上述各種污染物外，食品中還存在著許多內(nèi)源性物質(zhì)，如黃酮類化合物、咖啡因和乙醇，其對人類健康的影響尚不清楚，值得深入研究。這些物質(zhì)通過飲食自然攝入，具有高度的暴露潛力和生物活性，可以使用斑馬魚進(jìn)行相關(guān)毒性研究。

黃酮類化合物是廣泛存在于谷物、果蔬中的多酚類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等多種藥理作用，但研究表明，其可能導(dǎo)致生殖毒性（Jefferson等人，2005）。

除黃酮類化合物外，當(dāng)斑馬魚胚胎在受精后15-48小時(shí)暴露于100和150 mg/L的咖啡因時(shí)，其體節(jié)間血管縮短變細(xì)，血管標(biāo)記基因的表達(dá)也發(fā)生了變化（Basnet等人，2021）。其他與食品相關(guān)的成分也已通過斑馬魚進(jìn)行相關(guān)研究，以確保食品安全。

05、編者點(diǎn)評

綜上所述，本研究闡述了以斑馬魚為模式生物的食品毒理學(xué)研究，包括真菌毒素、農(nóng)藥、抗生素、重金屬、內(nèi)分泌干擾物、食品添加劑、納米顆粒和其它與食品有關(guān)的成分；食品毒理學(xué)評價(jià)的多維機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系研究等，并對斑馬魚在食品毒理學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

相信斑馬魚模型將在食品毒理學(xué)評估中發(fā)揮更大作用，特別是在高通量生物標(biāo)記物篩選和跨學(xué)科研究中。通過斑馬魚模型的研究，我們能夠更快速、更經(jīng)濟(jì)地評估食品中的潛在危害，為食品安全監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)，保護(hù)公眾健康。讓我們共同關(guān)注食品安全，支持使用斑馬魚等創(chuàng)新模型生物進(jìn)行科學(xué)研究，為打造健康飲食環(huán)境貢獻(xiàn)力量！

作為健康美麗產(chǎn)業(yè)CRO服務(wù)開拓者與引領(lǐng)者、斑馬魚生物技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，環(huán)特生物搭建了“斑馬魚、類器官、哺乳動(dòng)物、人體”多維生物技術(shù)服務(wù)體系，開展健康美麗CRO服務(wù)、科研服務(wù)、智慧實(shí)驗(yàn)室搭建三大業(yè)務(wù)。目前，環(huán)特已建立200多種斑馬魚模型，胃癌、腦類器官、心臟類器官及各種腫瘤類器官培養(yǎng)平臺(tái)，歡迎有需要的讀者垂詢！