溴虫氟苯双酰胺通过干扰突触稳态诱导斑马鱼神经行为缺陷的跨细胞机制研究

本研究针对新型双酰胺类杀虫剂溴虫氟苯双酰胺（Broflanilide）对水生生物神经系统的长期风险，通过30天暴露实验结合行为学、代谢组学和单细胞RNA测序技术，首次揭示其通过破坏谷胱甘肽代谢、GABA能突触功能及神经元-胶质细胞互作，导致斑马鱼运动认知障碍的跨细胞调控机制，为农药生态风险评估提供重要理论依据。

　　

随着双酰胺类杀虫剂在农业生产中的广泛应用，其环境残留引发的生态安全问题日益凸显。溴虫氟苯双酰胺作为新型γ-氨基丁酸受体（GABA_AR）拮抗剂，虽对害虫防治效果显著，但已有研究显示其在稻田水体的残留浓度可达95.8 μg/L（施药后1天），且能通过血脑屏障在鱼脑富集。更令人担忧的是，该化合物半衰期长达2.09-5.34天，其长期暴露对水生生物中枢神经系统（CNS）的影响机制尚未阐明。

针对这一科学问题，中国研究人员在《Aquatic Toxicology》发表的研究成果，首次系统揭示了溴虫氟苯双酰胺通过干扰突触稳态诱发斑马鱼神经行为缺陷的跨细胞调控网络。研究团队采用5 μg/L和25 μg/L剂量对成年斑马鱼进行30天暴露后，通过行为学分析、靶向代谢组学和单细胞转录组测序（scRNA-seq）等技术，发现高剂量暴露组出现运动失调（平均速度降低33%）、认知障碍等表型，伴随突触小体数量减少、神经元损失等病理改变。代谢组学显示脑内谷胱甘肽代谢和GABA能突触通路显著紊乱，而单细胞解析更发现神经元比例下降2.1倍、星形胶质细胞增加1.8倍的细胞组成改变，且突触功能相关基因在神经元、少突胶质细胞（OLGs）中均发生特异性表达调控。

关键技术方法包括：1）30天水体暴露实验建立神经毒性模型；2）行为轨迹分析系统（Zebralab）量化运动认知功能；3）靶向代谢组学检测脑组织小分子代谢物；4）透射电镜观察突触超微结构；5）10x Genomics单细胞转录组测序解析细胞异质性。

研究结果
Zebrafish showed neuro-behavior changes after broflanilide exposure
25 μg/L暴露组斑马鱼平均运动速度降至对照组的0.67倍，异常运动（过度活跃/僵直）发生率增加1.58-2.07倍，T型迷宫测试显示学习记忆能力显著受损，表明长期暴露导致综合神经行为缺陷。

Broflanilide induced synaptic injury and neuron loss
电镜观察发现突触小体密度降低37.5%，海马区神经元数量减少29.8%，同时代谢组学检测到γ-氨基丁酸（GABA）和谷胱甘肽（GSH）水平异常，提示突触传递功能障碍与氧化应激参与毒性过程。

Single-cell profiling revealed altered neural cell composition
scRNA-seq鉴定出8种脑细胞亚群，其中神经元比例从42.1%降至20.3%，星形胶质细胞从15.7%增至28.2%。差异表达分析显示突触组装基因（如NLGN3）在神经元中下调，而突触修剪基因（C1q）在星形胶质细胞中上调，揭示胶质细胞异常活化可能通过"突触吞噬"加剧神经损伤。

讨论与结论
该研究首次阐明溴虫氟苯双酰胺通过三重机制破坏神经稳态：1）直接干扰GABA能突触传递；2）诱发氧化应激导致神经元凋亡；3）激活胶质细胞介导的突触重塑。特别值得注意的是，星形胶质细胞通过上调补体通路基因参与突触消除，这一发现为理解农药诱导的神经退行性病变提供了新视角。研究成果不仅为农药环境风险评估建立分子标志物体系，更提示双酰胺类化合物可能通过保守的跨细胞机制影响脊椎动物神经系统，对制定水生生态系统保护策略具有重要指导意义。