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为解决镉（Cd）对水生生物、动物和人类的严重危害问题，研究人员开展了生物纳米壳聚糖（Bio-CHNPs）缓解氯化镉（CdCl2）对非洲鲶鱼毒性的研究。结果表明 Bio-CHNPs 具有抗氧化和抗炎作用，可作为水产养殖饲料添加剂，保障人类健康和生态平衡。
在美丽的尼罗河畔，埃及的水产养殖业曾蓬勃发展，然而，如今却面临着严峻挑战。工业废水、生活污水肆意排放，导致自然水体污染严重，尤其是重金属镉（Cd）大量涌入水域。镉这种 “隐形杀手”，不仅在水中长期残留，还会被鱼类大量吸收并富集。非洲鲶鱼作为淡水养殖的重要品种，深受其害，生长缓慢、疾病频发，养殖户们损失惨重。更令人担忧的是，人类食用受镉污染的鲶鱼后，健康也受到极大威胁，肾脏受损、患癌风险增加等问题接踵而至。为了拯救水产养殖业，保障人类健康，Damanhour 大学等机构的研究人员挺身而出，展开了一项关键研究。他们聚焦于生物纳米壳聚糖（Bio-CHNPs）能否缓解镉对非洲鲶鱼的毒性这一问题，深入探索。最终研究发现，Bio-CHNPs 效果显著，这一成果发表在《BMC Veterinary Research》上，为解决水产养殖重金属污染难题带来了新希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们从私人渔场挑选 120 条健康的非洲鲶鱼，平均体重 150±20g，将其随机分为 4 组，构建实验样本队列。然后，利用透射电子显微镜（TEM）和 Zeta 电位分析仪对 Bio-CHNPs 的大小和形状进行表征。还运用 DPPH、ABTS 等实验检测 Bio-CHNPs 的抗氧化活性，采用原子吸收法测定肝、肾组织中的镉残留，通过 qRT-PCR 技术分析相关基因的表达水平。
研究结果如下：
- Bio-CHNPs 的特性：通过 TEM 观察发现，Bio-CHNPs 呈相对球形，粒径在 74 - 84nm 之间，分布均匀。抗氧化实验表明，其具有较强的自由基清除能力，在 DPPH 和 ABTS 实验中的表现均优于常见抗氧化剂抗坏血酸和儿茶素。此外，Bio-CHNPs 对金黄色葡萄球菌和嗜水气单胞菌等具有显著的抗菌活性，抑菌圈直径、最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）随浓度增加而增大。
- 对鲶鱼生理和健康的影响：在为期 8 周的实验中，对照组和 Bio-CHNPs 单独处理组的鲶鱼状态良好，无死亡和异常症状。而镉处理组的鲶鱼出现严重行为障碍，如游泳活动减少、进食量下降、游泳姿态异常、皮肤变黑等，生存状况堪忧。但补充 Bio-CHNPs 后，这些症状得到明显缓解，鲶鱼的生存状况显著改善。
- 在组织中的镉残留：检测发现，单独投喂 Bio-CHNPs 的鲶鱼组织中未检测到镉残留，而镉污染水体组鲶鱼的肝、肾组织中镉含量显著升高。不过，同时暴露于镉污染水体和 Bio-CHNPs 的鲶鱼，其组织中的镉残留水平大幅降低，接近正常对照组。
- 生化、免疫和激素指标变化：镉处理导致鲶鱼肝脏酶（ALT 和 AST）活性显著升高，血糖水平上升，这表明肝脏受到严重损伤。而补充 Bio-CHNPs 后，这些指标明显下降，接近正常水平。在免疫方面，镉处理使鲶鱼的呼吸爆发（RB）、免疫球蛋白（Ig）、总蛋白（TP）和溶菌酶（LYZ）水平显著降低，免疫功能受损。但补充 Bio-CHNPs 后，这些免疫指标得到有效提升。激素检测发现，镉处理降低了卵泡刺激素、睾酮、孕酮和生长激素的水平，同时升高了皮质醇水平。而 Bio-CHNPs 处理则显著提高了生长激素和性激素水平，降低了皮质醇水平，有助于维持激素平衡。
- 抗氧化和炎症相关基因表达：qRT-PCR 分析显示，镉处理使肝脏中 IL-1β、IL-8 和 LBP 等炎症相关基因的表达上调，同时使 GST、GSR 和 GPX 等抗氧化基因的表达下调。补充 Bio-CHNPs 后，炎症基因表达受到抑制，抗氧化基因表达显著增强，有效减轻了炎症反应和氧化应激。
- 遗传毒性和组织病理学变化：彗星实验和微核实验表明，镉处理导致鲶鱼血液 DNA 损伤增加，微核形成频率升高，遗传物质受损。而补充 Bio-CHNPs 后，DNA 损伤明显减少，微核频率显著降低。组织病理学检查发现，镉处理使鲶鱼肝脏、肾脏和肠道出现严重的组织损伤，如肝细胞变性坏死、肾小管损伤、肠炎等。补充 Bio-CHNPs 后，这些组织的损伤得到显著修复，组织结构趋于正常。
综上所述，该研究表明镉对非洲鲶鱼具有严重毒性，可导致其生理功能紊乱、免疫抑制、氧化应激和组织损伤。而 Bio-CHNPs 具有强大的抗氧化、抗炎和抗菌特性，能够有效缓解镉的毒性，减轻组织损伤，恢复生理功能，维持激素平衡，减少镉在组织中的积累。这一研究成果为水产养殖中应对重金属污染提供了创新的解决方案，有望广泛应用于实际生产，保障水产养殖业的可持续发展，同时也为保障人类健康和生态平衡做出了重要贡献。
