Chemosphere林豊益：纳米铜毒理评价新体系——活体斑马鱼皮肤细胞排氢排铵速率

铜纳米颗粒（CuNPs）对鱼类早期阶段的潜在毒性尚不清楚，关于其对离子细胞及相关功能的影响也知之甚少。本研究使用斑马鱼胚胎作为模型来研究CuNPs对两种亚型离子细胞的毒性作用。斑马鱼胚胎暴露在0.1、1和3 mg L-1 CuNPs中96 h。暴露后，≥0.1 mg L-1时全身Na+和Ca2+含量显著降低，而≥1 mg L-1时K+含量降低。当≥1 mg L-1时，皮肤分泌的H+和NH4+明显减少。当CuNPs≥0.1 mg L-1时，用若丹明-123标记的活离子细胞数量显著减少。用免疫组织化学法标记富含H+-ATPase（HR）和富含Na+/K+-ATPase（NaR）的离子细胞亚型在≥1 mg L-1时呈下降趋势。通过扫描电子显微镜发现离子细胞的顶端开口的收缩。功能损伤还反映在基因表达的变化上，包括离子转运蛋白/通道和Ca2+调节激素。该研究表明，CuNPs暴露可损害斑马鱼胚胎中两种亚型的离子细胞及其相关功能，包括Na+/Ca2+吸收和H+/NH4+分泌。

使用非损伤微测技术（NMT）检测斑马鱼胚胎皮肤离子细胞对H+和NH4+的分泌。

如图1A所示，H+和NH4+分泌水平通过计算卵黄囊和背景溶液之间（距离10 mm）的浓度梯度（Δ[H+]和Δ[NH4+]）来测量。先前的研究表明卵黄囊皮肤中有丰富的离子细胞，其测量值可以反映离子细胞的功能。胚胎暴露于CuNPs 96 h后，1和3 mg L-1CuNPs组的H+和NH4+分泌水平被显著抑制（图1B, C）。H+分泌减少了29%（1 mg L-1）和30%（3 mg L-1）。NH4+分泌减少了47%（1 mg L-1）和61%（3 mg L-1）。

• CuNPs处理会使斑马鱼胚胎Na+、K+、Ca2+含量下降，但0.1 mg L-1的CuNPs处理没有改变K+含量。
• CuNPs处理后斑马鱼皮肤离子细胞密度显著下降。
• 免疫组织化学方法观察HR和NaR细胞亚型的密度发现，CuNPs处理会导致HR和NaR细胞密度下降。
• 用扫描电镜分析了细胞顶端表面的超微结构，对照组HR细胞顶膜呈碎屑状，CuNPs处理组却发现了小凹坑。通过对细胞顶端表面的面积分析后发现，1和3 mg L-1CuNPs处理使细胞顶端表面的尺寸明显减小。