近日，广州大学大湾区环境研究院闫兵教授团队在环境科学领域的期刊Environmental Science & Technology发表题为“Comprehensive Interrogation of Metabolic and Bioenergetic Responses of Early-Staged Zebrafish (Danio rerio) to a Commercial Copper Hydroxide Nanopesticide”的研究论文。该论文以斑马鱼为模式生物，研究了商品化氢氧化铜纳米农药对斑马鱼胚胎的能量代谢干扰机制。
近年来，纳米技术的发展极大地推动了纳米农药在农业领域中的应用。然而，纳米农药的生物安全性目前处于未知状态。商品化纳米杀菌剂Kocide 3000是当前市场上流行的纳米农药制剂，其活性成分为纳米氢氧化铜。为了科学评估Kocide 3000对水生环境的生态风险，亟需研究该纳米农药制剂对水生生物的毒性效应。
在这项研究中，作者采用了代谢组学和生物能学方法，研究了生物体内的两大产能过程，即为糖酵解路径和氧化磷酸化反应，以及调节能量代谢的三羧酸循环过程和营养物质的代谢过程。研究发现，氢氧化铜纳米农药显著降低了斑马鱼体内的糖酵解水平，致使鱼体内发生了能量胁迫。与此同时，氢氧化铜纳米农药对氧化磷酸化反应并未产生影响，而是通过上调三羧酸循环过程来弥补鱼体内的能量损失，这导致斑马鱼体内的谷氨酸和谷氨酰胺大量消耗，加剧了蛋白质分解和脂肪积累的代谢转移过程。该研究工作说明，氢氧化铜纳米农药对斑马鱼胚胎的能量代谢干扰作用并非完全源于铜离子，为综合了解氢氧化铜纳米农药暴露在代谢活性和线粒体功能方面的生态风险提供了科学依据。同时，该研究工作也提示着纳米农药的生物安全性和推广使用有待于进一步的推敲。
氢氧化铜纳米农药诱发斑马鱼体内能量代谢变化的示意图
广州大学大湾区环境研究院闫兵教授为该论文的通讯作者，王晓红老师为第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队等项目的支持。
文章链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04431