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文 | 林轻吟

编辑 | 林轻吟

●—≺ 引言 ≻—●

广泛存在于自然环境中的微塑料，可能会危害水生生物的生长和健康，目前该方面的研究较少。

以淡水杂食性鱼类鲫鱼作为研究对象，喂食不同微塑料浓度的鱼食，进行为期30d的食源暴露试验，分析微塑料对鲫鱼生长、肝脏损伤和肠道微生物组成的影响。

低浓度组的鲫鱼肝脏组织基本正常，中浓度组和高浓度组的均出现了不同程度的肝组织异常现象，其中高浓度组的肝脏损伤最为严重｡

鲫鱼肠道中，变形菌门、梭杆菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是门水平上的优势菌种｡

多样性结果表明，高浓度组的鲫鱼肠道微生物菌群最为丰富，PCoA结果显示对照组和试验组的鲫鱼肠道微生物，存在明显的聚类特征。

●—≺ 微塑料投喂鲫鱼试验 ≻—●

体重身形大致相同的健康鲫鱼购于西安当地水族馆，暴露试验开始前预先在实验室养殖14d，每天喂食适量的成品饲料1次。

采用玻璃鱼缸养殖鲫鱼24h不间断曝气，磷虾粉和食品级拉丝粉购于水族馆。

设置空白组为对照组，喂食不含微塑料的普通鱼食，设置低浓度组、中浓度组和高浓度组为试验组。

分别喂食含有低浓度、中浓度和高浓度的微塑料鱼食，每个试验组3个鱼缸，每个鱼缸10尾鲫鱼鱼缸大小为长x宽x高=60cmx60cmx50cm。

采用曝气24h脱氯后的水每隔1d换水一次，每个鱼缸的换水量不超过总水量的1/3，吸取鱼缸底部残留粪便以保证鱼缸水质清洁。

每日09：00和17：00各喂食1次，每次每缸喂食0.67g，其他养殖环境和条件与1.1节相同。

将一定量的磷虾粉、食品级拉丝粉、PE-MPS和超纯水分别加入到500mL烧杯中。

搅拌均匀后采用小型不锈钢饲料机将混合物制作成颗粒鱼食，室温下放置过夜使其自然风干(超纯水不计入摄入量)。

不同鱼食的物料配比以及每组鲫鱼的微塑料摄入量如表1所示，以10mgMPs作为每天每条鱼的摄入量，研究微塑料对虹鱼肠道运输的影响。

采用激光粒度仪测定PE-MPs的粒径分布，粒径检测范围为0~2000um，采用扫描电镜SEM观察PE-MPs的表面形貌｡

试验开始前随机选取20尾鲫鱼测量其身长和体重，试验结束后从每个试验组中随机选取9尾鱼，(即从每个平行鱼缸中随机选取3尾鲫鱼)再次测量其身长和体重，量后将鲫鱼放回原鱼缸｡

从每个试验组中随机选取9尾鲫鱼，丁香酚麻醉完全后，用75%的乙醇擦拭鲫鱼表面进行消毒。

在无菌环境下解剖并完整地取出其肝脏，用生理盐水冲洗肝脏表面后，立即放入4%的多聚甲醛中固定过夜。

委托西安21世纪生物科技有限公司进行肝脏组织学的检测。

大致经过冲洗、梯度浓度乙醇脱水、二甲苯透明、石蜡包埋、切片和HE染色等步骤，最终得到HE染色肝脏切片，并在体视显微镜下观察切片｡

从每组中随机选取15尾鲫鱼(即从每个平行鱼缸中随机选取5尾鲫鱼)，完整取出其肠道。

用生理盐水冲洗出鲫鱼肠道内容物，并将相同鱼缸中冲洗出的鱼肠道内容物混合，放置于10mL离心管中。

●—≺ 鲫鱼体重变化 ≻—●

采用激光粒度仪和扫描电镜对PE-MPS进行表征PE-MPs的粒径分布如图1(a)所示，PE-MPs粉末主要位于0~300um的粒径区间内。

本试验前后分别测量鲫鱼的身长和体重，观察鲫鱼的生长变化，如图2(a)所示，各试验组中鲫鱼的身长均没有显著差异。

由图2(b)可知，试验前鲫鱼的平均体重为4.74g，试验后对照组、低浓度组、中浓度组和高浓度组中鲫鱼的平均体重均有所增长。

肝脏是动物体重要的排毒器官，图3进行了对照组、低浓度组、中浓度组和高浓度组的鱼肝脏组织学分析，便于了解其肝脏损伤和健康状况。

其中黑色、绿色、黄色、蓝色和红色三角分别表示胰腺、肝细胞、有核红细胞、白细胞和黑色素巨噬细胞中心。

从中可知，对照组鲫鱼的肝脏组织结构正常，肝细胞胞核较大，可见粉红色胞浆，各类细胞排列整齐紧密，腺泡结构正常。

低浓度组鲫鱼的肝脏组织结构基本正常，胰腺可见大量嗜酸性酶原颗粒。

中浓度组的鲫鱼肝脏组织结构轻度异常，细胞排列较为整齐，黑色素巨噬细胞中心数量减少(红色三角)。

高浓度组鲫鱼肝脏组织结构重度异常，细胞排列疏松，间隙增大(绿色三角)，可见大量空泡(橘色三角)，黑色素巨噬细胞中心数量急剧减少(红色三角)。

图4给出了喂食不同浓度微塑料的试验组中，鲫鱼肠道微生物的变化情况。

选择相对丰度较高且具有代表性的4种门水平细菌进行分析，结果表明变形菌门、梭杆菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是对照组、低浓度组、中浓度组和高浓度组的优势菌种由下图可知。

对照组鲫鱼肠道中梭杆菌门的相对丰度最高，为46.14%，变形菌门是低浓度组鲫鱼肠道中的最主要菌种，占比为66.69%，且与对照组相比具有显著差异(P<0.05)。

劳尔氏菌属在不同试验组中的占比均明显高于对照组，但拟杆菌属的相对丰度略有下降｡

由图5可知，以上4个指数的分析结果表明，高浓度组鲫鱼肠道中的微生物多样性最高。

而对照组、低浓度组和中浓度组的菌种丰富度之间没有明显差异，图6是不同试验组的主成分分析(PCOA)结果。

●—≺ 试验结论 ≻—●

目前微塑料对鱼类的生长影响研究较少，鱼类的生长主要可用身长和体重进行评估。

将聚苯乙烯(polystyrene，PS)荧光微塑料加入鱼缸中，结果发现相比于对照组，14d和21d的暴露试验后黑踞鱼的生长速率显著降低。

还有一些研究发现微塑料对鱼类的生长没有显著影响，本研究中微塑料的食源暴露试验对鲫鱼的身长改变并不显著，但鱼的体重具有较明显变化。

与对照组相比，低浓度组中的鲫鱼体重有所增加，但中浓度和高浓度组中鱼的生长速率有所下降，体重明显减小。

这说明在短期暴露中，低浓度的微塑料鱼食对鲫鱼的生长具有一定促进作用，随着鱼食中微塑料含量的增加，鲫鱼的体重均有所下降。

微塑料会抑制鲫鱼的生长肝脏，作为生物体的重要排毒器官，可用于评估微塑料对鱼类的毒性影响。

试验组中青鳉鱼出现了严重的肝脏损伤现象，在本研究中，微塑料食源暴露试验30d后，与对照组相比，低浓度组的鲫鱼肝组织基本正常。

中浓度组和高浓度组的鲫鱼肝脏中，黑色素巨噬细胞中心急剧减少，黑色素巨噬细胞中心对生物体内各种物质的再循环和降解具有重要作用。

其数量减少意味着出现了一定的肝脏损伤，不仅如此，高浓度组的鲫鱼肝脏出现了较大空泡，肝脏损伤最为严重｡

肠道微生物菌群的平衡对人类和动物的健康具有重要的指示作用，肠道菌群的紊乱可能会增加炎症和疾病发生的风险。

本研究选择具有代表性的4种门水平细菌，分别是变形菌门、梭杆菌门、厚壁菌门和拟杆菌门。

有研究表明，变形菌门包括沙门氏菌和霍乱弧菌等病原菌，较高丰度的变形菌门会引起肠道微生物的紊乱并危害宿主健康。

低浓度组和高浓度组的鲫鱼肠道中变形菌门的相对丰度分别是对照组的2.93倍和4.47倍，说明低浓度组和高浓度组中的鲫鱼肠道微生物出现较明显的紊乱现象。

可能会危害鲫鱼的健康并影响其正常生长，低浓度组、中浓度组和高浓度组的梭杆菌门丰度均有明显下降，这可能预示着鲫鱼体内维生素的缺乏。

通常认为厚壁菌门的增加和拟杆菌门的减少与肥胖症有关，与对照组相比，低浓度组中的鲫鱼体重具有明显增长。

与对照组相比，微塑料暴露试验后各试验组中鲫鱼的身长没有明显变化，但低浓度组的鲫鱼体重明显增加，中浓度和高浓度组的鲫鱼体重有所下降。

中浓度组和高浓度组的鲫鱼均出现了不同程度的肝脏损伤，高浓度组的肝脏损伤最为严重。

微塑料暴露试验组中鲫鱼肠道微生物的组成发生明显改变，葡萄球菌属和劳尔氏菌属等致病菌出现在试验组的鲫鱼肠道中，微塑料的存在可能增加了某些疾病发生的风险｡

试验组的鲫鱼肠道微生物具有明显的聚类特征，其中高浓度组鲫鱼的肠道微生物菌种最为丰富

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