在河流、湖泊等水域中，抗生素污染正成為威脅水生生物的“隱形殺手”。以常用抗生素氧氟沙星（OF）為例，它有兩種“鏡像結構”的對映體——左氧氟沙星（LVFX）和右旋氧氟沙星（Dextro-OF）。但長期以來，環境風險評估往往忽略這種“左右手”差異，認為它們毒性相同。近日，我國研究團隊發現，這兩種對映體對黑斑蛙蝌蚪的影響大不相同：LVFX對蝌蚪生長發育的抑制更強，甚至可能促進肥胖。相關成果發表于《Frontiers of Environmental Science & Engineering》。

兩棲動物的“抗生素之困”：被忽視的“手性”差異

氧氟沙星是一種廣譜抗生素，廣泛用于人類醫療和水產養殖。由于其環境持久性，它在廢水、河流中頻繁檢出，濃度可達數微克每升。但很少有人注意到，氧氟沙星是“手性藥物”——就像左右手，兩種對映體（LVFX和Dextro-OF）結構鏡像對稱，卻可能有不同的生物活性。

兩棲動物（如青蛙）的蝌蚪階段完全依賴水域生存，對環境污染物極為敏感。全球約40.7%的兩棲動物受威脅，化學污染是重要誘因之一。此前研究發現，氧氟沙星會干擾蝌蚪甲狀腺發育，導致生長遲緩，但“左右手”對映體的具體差異尚不明確。

實驗發現：LVFX對蝌蚪“打擊更重”

研究團隊將黑斑蛙蝌蚪暴露于1 μg/L（接近環境檢出水平）的氧氟沙星（OF，含等量LVFX和Dextro-OF）和單純LVFX中，持續75天觀察。結果顯示：

  • 生長發育：LVFX組蝌蚪體重（0.597±0.066克）顯著低于對照組（0.792±0.068克），發育階段更滯后（更少蝌蚪進入尾吸收階段）；OF組的抑制作用弱于LVFX組，說明Dextro-OF的毒性較低。
  • 肝臟損傷：對照組肝細胞排列整齊、結構清晰；OF組肝細胞出現空泡（類似“細胞水腫”）、核變形；LVFX組損傷更嚴重，出現局部組織壞死，細胞排列松散。

機制揭秘：代謝與基因的“選擇性反應”

進一步分析發現，LVFX和OF的差異源于對蝌蚪肝臟脂質代謝的“精準打擊”：

  • 代謝層面：LVFX顯著降低肝糖原、甘油三酯水平，升高胰島素；OF則增加甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇。這意味著，兩種對映體雖都可能促進脂肪堆積（潛在致肥胖風險），但路徑不同——LVFX抑制脂肪分解，OF則刺激脂肪合成。
  • 基因與蛋白：轉錄組分析顯示，LVFX和OF處理組的差異基因主要集中在免疫系統（如細胞因子信號通路），而免疫系統與脂質代謝密切相關（例如，免疫細胞分泌的因子會調控脂肪分解）。
  • 分子結合：分子 docking實驗發現，LVFX與脂肪代謝關鍵酶（如乙酰輔酶A羧化酶、激素敏感脂肪酶）的結合能力更強，這可能解釋了其更顯著的抑制作用。

啟示：環境風險評估需關注“手性”

研究指出，傳統環境風險評估將氧氟沙星視為單一物質，可能低估其實際生態危害——LVFX的毒性明顯強于Dextro-OF。此外，兩種對映體均可能通過干擾脂質代謝，增加蝌蚪（甚至更高營養級生物）的肥胖風險。

未來，需進一步研究手性抗生素在環境中的轉化、富集規律，并在風險評估中區分對映體差異，為精準管控提供依據。

來源: FESE Message