黑龙江所鲑鳟遗传育种与陆海接力养殖联合攻关创新团队和北方主养品种营养饲料与品质调控创新团队共同开展的“多组学整合揭示头孢氨苄对虹鳟的毒性机制研究”取得新进展。相关成果“The integration of transcriptomics, intestinal microbiota and physiology reveals the toxic mechanism of cephalexin in rainbow trout”发表于JCR 1区期刊《Aquatic Toxicology》。
头孢氨苄（CFX）是一种第一代头孢菌素类β？内酰胺抗生素，通过抑制细菌细胞壁合成发挥抗菌作用，在人类医学和兽医学中被广泛应用。由于其稳定性高，已在全球淡水环境中频繁检出，最高残留浓度达32.6 μg/L，长期残留对水生生物构成潜在威胁。然而，CFX对冷水性鱼类虹鳟的系统性毒性机制尚不明确。
为阐明CFX的生态风险，研究以虹鳟为模型，综合运用组织病理学、氧化应激指标、转录组学和肠道微生物组学，系统评估了环境相关浓度（30μg/L、300 μg/L）CFX暴露96小时后的毒性效应。结果显示，CFX导致鳃上皮增生、鳃小片弯曲缩短，肠绒毛萎缩、上皮空泡化及炎性浸润，损伤呈浓度依赖性。氧化应激方面，30 μg/L组鳃、肝、肠中GSH和CAT活性代偿性升高，300 μg/L组被抑制；肝、肠中MDA含量显著上升，表明脂质过氧化损伤。转录组分析揭示，肝中亚油酸、α？亚麻酸及类固醇合成通路显著上调（PLA2G、CYP51、DHCR7），提示脂代谢重编程以抵抗氧化应激；鳃中外源化合物代谢（CYP1A、CYP1B、UGT）、类固醇激素合成及色氨酸代谢通路紊乱，可能导致内分泌干扰和昼夜节律异常。肠道微生物分析显示，变形菌门仍为优势菌，厚壁菌门丰度增加，拟杆菌门减少；属水平上Cetobacterium等有益菌下降，菌群失调与肠道炎症相关。
该研究首次从“组织—生化—转录—微生物”多层面揭示了CFX对虹鳟的多器官毒性机制，为β？内酰胺类抗生素的生态风险评估和渔业用药规范提供了重要科学依据。对于保障水产养殖质量安全和推动绿色养殖具有重要意义。
研究得到科技创新2030－农业生物育种重大专项、现代农业产业技术体系建设专项、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、国家自然科学基金等项目资助。