在醫院廢水、養殖池塘和河流中，抗生素污染已成為威脅水生生物的“隱形殺手”。其中，常用抗生素氧氟沙星（OF）因環境持久性，在水體中檢出濃度可達數微克每升。但鮮為人知的是，這種抗生素有一對“鏡像兄弟”——左旋體（LVFX）和右旋體（Dextro-OF），它們結構相似卻毒性不同。近日，我國研究團隊發現：LVFX對黑斑蛙蝌蚪的生長抑制更顯著，甚至可能埋下“肥胖隱患”。相關成果發表于《Frontiers of Environmental Science & Engineering》。

被忽視的“手性”：抗生素的“左右之分”

氧氟沙星是典型的“手性藥物”，如同人的左右手，左旋體（LVFX）和右旋體（Dextro-OF）結構鏡像對稱，但生物活性可能天差地別。過去環境風險評估常將其視為單一物質，忽略這種“左右差異”。

兩棲動物（如青蛙）的蝌蚪階段完全依賴水域生存，對污染物極為敏感。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”對映體的具體毒性差異尚不明確。

75天實驗：LVFX對蝌蚪“打擊更重”

為揭開這一謎團，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（含等量LVFX和Dextro-OF）和單純LVFX中，持續75天觀察。結果令人意外：

  • 生長發育滯后：LVFX組蝌蚪體重僅0.597±0.066克（對照組0.792±0.068克），發育階段明顯更慢——更少蝌蚪進入尾吸收階段（成熟標志），多數停留在“幼體期”。
  • 肝臟損傷加劇：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”）、細胞核變形；LVFX組損傷最嚴重，局部組織壞死，細胞間隙擴大，如同“肝臟組織散了架”。

代謝與基因：毒性差異的“幕后推手”

進一步分析發現，LVFX的“毒性優勢”源于對蝌蚪肝臟脂質代謝的“精準打擊”：

  • 代謝路徑分化：LVFX顯著降低肝糖原（能量儲備）和甘油三酯（脂肪儲存）水平，同時升高胰島素（促進脂肪合成）；而OF組甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇（“壞膽固醇”）反而增加。這意味著，兩種對映體雖都可能導致脂肪堆積（潛在致肥胖風險），但“手段”不同——LVFX抑制脂肪分解，OF則刺激脂肪合成。
  • 基因與免疫關聯：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）。而免疫細胞分泌的因子，恰恰是調控脂肪分解的“指揮棒”——這解釋了為何代謝異常與免疫反應“捆綁出現”。
  • 分子結合“偏愛”：分子 docking實驗揭示，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，如同“更緊地抓住靶點”，導致其對代謝的干擾更徹底。

警示：環境評估需“分左右”

研究指出，傳統環境風險評估將氧氟沙星視為單一物質，可能低估其實際危害——LVFX的毒性明顯強于右旋體。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，為生態鏈健康埋下隱患。

未來，需進一步追蹤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，為精準管控抗生素污染提供科學依據。

來源: FESE Message