多环芳烃（PAHS）是指含有两个或两个以上苯环的芳烃类物质，大部分具有疏水性，易溶于有机溶剂[1]。迄今发现的PAHS已有200多种，其中大部分具有生物蓄积性、半挥发性、遗传毒性、突变性和致癌性[2]，对生物体多种器官及系统的生理功能均可造成严重损害[3]。在农业生产中，因PAHS的亲脂性与持久性，饲料或饲料原料极易受到污染[4]。水体中PAHS的来源分为自然源和人为源。自然源主要来自陆地、水生植物和微生物的生物合成过程，也存在于大部分自然燃烧物中；人为源主要由含碳氢的化合物不完全燃烧或在还原条件下热解形成[5]。如玉米是饲料原料中重要的组成之一，将玉米放在窑炉经燃料加热干燥后，会经常存在致癌的PAHS[6]。邱增羽等[7]发现，PAHS可通过自然界的干湿沉降进入地表水体、土壤中，或通过水－气、土－气以及植物－气界面向其他介质中迁移，如空气中的PAHS沉积在农用草上，通过食草动物进入食物链[8]或农作物生长过程中吸收PAHS而转移[9]。被污染的水产饲料与水生植物中含有多种PAHS，水产动物摄食过程中间接摄入大量的PAHS，由于生物链作用不断富集，导致不可估量的生理危害[10]。1997年至2017年，全球水产品活重由3 400万t增至11 200万t[11]，随着水产行业迅猛发展，由PAHS引发的生态危害已引起国际社会的关注。本文介绍了PAHS对鱼类的生理危害，以期为控制多环芳烃污染、渔业健康养殖提供参考。1多环芳烃对鱼类神经系统的影响鱼类神经系统是生命活动中的重要部分，协调全身生理运动，联系鱼类与外界环境的生命活动。苯并[a]芘（benzo[a]pyrene，BaP）广泛分布在自然界中，难降解，危害大，是一种典型的具有“三致作用”（致突变、致癌、致畸）的多环芳烃类污染物[12]。BaP具有典型的神经毒性，能够诱发多巴胺能神经元的损失，导致神经变性并降低脑重与体重的比例、运动和认知能力。Gao等[13]发现，斑马鱼长期暴露在0.5、5.0、50.0 nmol/L BaP，大脑中均出现细胞凋亡，并且伴随多巴胺和3,4-二羟基苯乙酸等神经递质水平的显著下降，神经特异性蛋白与酶的mRNA表达也显著下调。Zhou等[14]通过对暴露于BaP中的斑马鱼（Danio rerio）转录组分析，差异高表达基因主要富集于心肌细胞中肾上腺素能信号传导和运动行为，BaP影响了斑马鱼的各种基因，包括运动神经、肌肉和能量供应，并最终导致运动行为的改变。此外，Das等[15]将斑马鱼慢性暴露于BaP后，证实了斑马鱼的运动障碍与多巴胺能系统的神经退行性表型有关。视黄酸（retinoic acid，RA）能够促进谷胱甘肽合成，并在脑细胞中表现出神经保护特性，水生环境中的PAHS污染会降低RA水平，影响RA信号传递导致氧化应激，从而影响视觉系统发育[16]。Magnuson等[17]揭示了暴露于石油中的斑马鱼幼鱼视觉系统毒性潜在机制，指出原油中的PAHS会损害鱼类的视觉发育，导致眼发育和光传导相关的主效基因表达显著下调，细胞凋亡发生率增加，神经元连接减少，视动行为反应的发生率也显著降低。同时，斑马鱼在早期生命阶段中暴露在油源性多环芳烃，会导致严重的眼部畸形与发育迟缓[18]。2多环芳烃对鱼类呼吸系统的影响鱼类呼吸功能是生长、繁殖、捕食等系列生命活动的前提，大部分鱼类通过鳃执行血液与外界气体的交换，从外界吸取足够的氧气，同时将体内的二氧化碳排出，完成呼吸功能。PAHS可损害鳃组织，影响呼吸功能甚至导致鱼类窒息死亡。Obanya等[19]通过慢性毒理试验评估了常见PAHS污染物对尖齿胡鲶（Clarias gariepinus）的影响，发现暴露于0.03 mg/L苯并荧蒽的尖齿胡鲶鳃组织发生上皮坏死、片层缩短、片层融合等显著病理学变化。Hook等[20]将斑纹龙鱼(Repomucenuscalcaratus）暴露在低分子量PAHS中96 h后，也发生了鳃部片状上皮脱落和毛细血管扩张等显著病理学变化，组织病变发生率升高。Bautista等[21]发现，在污染水域中的暹罗斗鱼通过鳃组织吸收含PAHS成分的原油后，鳃组织形态被显著破坏。Sha等[22]以鲤鱼为研究对象发现，在50、100 μg/L BaP试验组中，鲤鱼鳃的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性增加；暴露在600 μg/L BaP中10 d时，丙二醛（MDA）的含量是对照组的1.79倍，通过显微镜观察到鳃丝肿胀与鳃片层坏死和脱落，揭示了BaP暴露对鲤鱼鳃组织的毒理作用机制。Martins等[23]研究表明，即使在低浓度下，苯并荧蒽与菲（phenanthrene，PHE）仍可在蛤蜊鳃部发生遗传毒性效应，对鱼类也可能具有类似的遗传毒性。Price等[24]试验表明，在多环芳烃的作用下鱼鳔的基因表达产生改变；同时，PAHS可直接作用于鱼鳔或通过心血管损害、激素失衡或其他间接途径导致鱼鳔发育失败，表明PAHS可对鱼鳔的发育产生毒理影响，相关的呼吸器官可能因鱼鳔的病变而发生连锁毒理反应。3多环芳烃对鱼类免疫系统的影响鱼类依靠免疫组织和器官、免疫细胞和体液免疫因子，通过非特异性免疫应答（固有性免疫应答）和特异性免疫应答（获得性免疫应答）完成防御、自身稳定与免疫等3个方面的生理功能，免疫系统在维持鱼体内环境稳态方面起到决定性作用。有研究发现，PAHS可影响鱼类免疫功能，具体表现为影响吞噬细胞的吞噬和呼吸爆发作用，降低鱼类机体抗菌力，影响鱼类溶菌酶活性等[25]。溶菌酶存在于鱼类的血清、吞噬细胞和单核细胞胞浆内，通过酶解病原体细胞壁将其杀死，溶菌酶的含量和活性，直接关系鱼类的免疫能力和健康。Curtis等[26]研究了虹鳟鱼长期暴露于PAHS混合物对免疫力影响的转录特征，观察到非特异性免疫系统基因在补体级联末端（补体成分C6）和细菌溶解过程（溶菌酶Ⅱ型）的表达显著下调。Jiang等[27]将暗纹东方鲀接触PHE、惹烯和9,10-菲醌后，血浆中的总免疫球蛋白含量和溶菌酶活性显著增加，这可能是由肝细胞受损和随后的肝脏炎症引起。PAHS还会影响淋巴细胞增殖及抗体合成，并介导免疫相关基因的表达。Danion等[28]发现，受萘（naphthalene，NAP）污染的海鲈鱼出现了白细胞减少、白细胞死亡率上升、吞噬活性下降等情况，这些结果是因为NAP损害了淋巴细胞膜的完整性，导致免疫系统受损。Phalen等[29]将虹鳟鱼暴露于100 mg/kg的BaP 21 d后接触灭活沙门氏菌，循环抗体水平下降了56%，推断BaP对虹鳟鱼的一些免疫细胞具有细胞谱系特异性毒理作用。Song等[30]研究了PAHS对日本比目鱼（Paralichthys olivaceus）免疫能力和免疫相关基因表达的影响，发现PAHS下调免疫球蛋白轻链的基因表达，抑制了其介导的免疫能力。4多环芳烃对鱼类消化系统的影响鱼的消化系统主要包括消化腺和消化道两部分。鱼类的消化腺主要有肝脏和胰脏，肝脏有分泌、解毒、储存、排泄等功能，是最大的消化腺体，能够分泌消化液对食物进行消化，同时还是分解代谢与合成代谢的重要器官。为探索BaP的潜在毒性作用机制，Mai等[31]将斑马鱼暴露于6 μg/L的BaP中15 d，斑马鱼肝脏出现细胞质空泡化增加、炎症细胞浸润、细胞核肿胀和不规则色素沉着等变化。转录组结果显示，BaP暴露15 d后共筛选到5 129个差异表达基因，核苷酸结合、寡聚结构域类似受体的信号通路显著富集，该通路中多数基因在BaP暴露后表达显著上调，从而部分揭示了BaP对斑马鱼肝脏毒性作用的分子机制。肠道是一个复杂的多功能器官，除了消化和吸收饲料外，肠道对水和电解质平衡、消化和代谢的内分泌调节以及免疫力至关重要。数据表明，PAHS含量较低时，鱼肠是比肝脏更敏感的靶器官[32]。高度亲脂性的PAHS易溶解于肠腔中的油滴和胶束中，通过改变脂肪酶活性影响酶促脂质消化。有试验表明，在BaP和PHE的存在下，从菜籽油和鱼油三酰甘油酯中水解的游离脂肪酸减少了46%~80%[33]。有试验将幼年海参暴露于25 μg/L BaP中，发现BaP会对肠道结构和功能产生负面影响，表现为肠道的炎症或萎缩、氧化应激和免疫抑制[34]。为响应环境和宿主本身，鱼肠最终会发展出一组独特的微生物群落，其中一些微生物是不同鱼类共有，肠道微生物的存在为宿主创造了优良的微生态环境，而鱼类为肠道菌群的生长繁殖提供了生长条件[35]。在渔业生产中，饲料的营养物质并不能被水生物完全吸收，多余的部分可由肠道菌群分解产生代谢产物，促进水产品生长发育，因此肠道菌群对饲料的利用效率具有重要调节作用[36]。有试验将蚊子鱼和斑马鱼暴露于100 μg/L的BaP 15 d，通过16S rRNA基因扩增子测序分析了蚊子鱼和斑马鱼的肠道微生物群落，并对肠道组织中的炎症途径相关基因进行了转录谱分析，发现蚊子鱼和斑马鱼微生物群落组成均发生改变，观察到BaP显著增加了蚊子和斑马鱼中il1β的mRNA水平；暴露在Bap下，斑马鱼中IL-6、IL-8、IL-10和ifnphi1的转录水平显著增加，推断BaP暴露可能导致蚊子鱼和斑马鱼肠道内的微生物群失调和炎症[37]。5多环芳烃对鱼类循环系统的影响鱼类循环系统是由液体和管道两部分组成，液体部分为血液和淋巴，管道部分为血管系统和淋巴系统，血管系统由心脏和血管组成。循环系统可将氧气、营养物质以及激素运送到体内各器官和组织内，并将代谢废物排出体外，心脏是血液循环的中心。Allmon等[38]将胚胎期较长的河口鱼种羊头鲦鱼作为试验对象暴露于石油剂量为150、300 μg/L的环境中，结果显示，与对照组相比，试验组心包水肿明显增加，心输出量显著减少，表明PAHS对心脏造成了损害。Huang等[39]暴露于0.05、0.50、5.00、50.00 nmol/L的BaP中的成年斑马鱼均出现了心脏重量与体重的比率增大，心脏中胶原蛋白产生沉积与形态肥大等症状。Zheng等[40]将海洋青鳉胚胎暴露于2、10、50 μg/L的PHE中，通过形态学结果显示，幼鱼心脏形态发育显著延缓，并引起心包水肿。有试验将羊乳甲鱼（Cyprindon varietus）胚胎暴露于PAHS中，发现心室卒中体积减小，导致心输出量显著减少[38]。有试验将斑马鱼暴露于1 000 μg/L的PHE中，在常氧状态下导致心率、心输出量和动脉红细胞速度分别下降58%、80%和84%，而在缺氧状态下则分别下降88%、98%和99%。结果表明，PHE降低了心脏参数，最显著的是心率，同时暴露于缺氧环境则会加剧这种影响[41]。有试验发现，将斑马鱼暴露于BaP与含氧PAHS中均可诱导心脏发育缺陷和心血管毒性，包括心跳率和血流减少，与单一化合物暴露相比，暴露于二元混合物通常毒性显著增强[42]。心肌细胞是构成心肌的基本单位，也是心脏重要的功能性组成部分，是实现心脏收缩和舒张的关键细胞。心肌细胞还具有自律性，能够生成和传导电信号，并通过这些信号调节心脏的节律和收缩力度，从而确保心脏正常工作。Jayasundara等[43]发现，在斑马鱼胚胎发育过程中，单独接触相似浓度的BaP或氟蒽会改变心率；但接触BaP和氟蒽组成的简单PAHS混合物，则可能影响心肌细胞的Ca2+水平，进而影响心肌功能，导致心脏畸形。Abramochkin等[44]将纳瓦加鳕鱼心肌细胞急性暴露于PHE，导致心肌细胞动作电位明显延长，表明PHE对纳瓦加鳕鱼的心房和心室具有心脏毒性，并具有促心律失常作用。Vehniainen等[45]指出，PHE通过抑制海洋暖水鲭鱼的Ca2+和K+电流而损害心脏兴奋-收缩耦合。Allmon等[46]发现，暴露于PAHS可通过增殖心肌细胞强烈影响心脏肌肉和血压，导致心脏功能受到抑制。PAHS是水生生态系统中普遍存在的污染物，胚胎期的鱼类对PAHS暴露特别敏感。胆固醇在胚胎期心脏发育中起到关键的作用，McGruer等[47]利用转录组分析的研究发现，在一些接触石油的胚胎期斑马鱼中，参与胆固醇生物合成的转录物丰度发生了显著变化，造成心脏心包水肿和心动过缓。Huang等[48]发现，BaP诱导斑马鱼心血管基因异常表达，导致发育缺陷。Rigaud等[49]研究表明，将处于游动阶段前几天的斑马鱼幼鱼暴露于不同种类的PAHS均可改变参与心脏发育和功能的关键基因表达。也有研究发现，BaP能够诱导斑马鱼多个重要基因表达水平的显著变化，导致心血管发育缺陷[48]。此外，Yamaguchi等[50]发现，含有BaP的胚胎期日本青鳉鱼出现典型的致畸和生长异常，如心血管异常、发育异常和脊柱弯曲，对其进行转录组分析并预测其分子机制，揭示了几种与心血管疾病有关的基因均出现上调。6多环芳烃对鱼类生殖系统影响鱼类的生殖活动是一个复杂的过程，需要外界因素的刺激、鱼体中枢神经系统和内分泌系统的综合调节，最终完成生长和繁殖，进行物种繁衍。PAHS会对鱼类内分泌系统产生严重损害，尤其是干扰生殖激素合成，从而影响鱼类生殖。Vignet等[51]通过对斑马鱼性腺基因表达分析，发现PAHS影响斑马鱼内分泌活动，并阻碍性腺发育成熟。即使在低浓度PAHS中，0.04 μg/L的BaP可能在雌性扇贝成熟和产卵阶段对DNA完整性产生不利影响[52]，与生殖调节有关的重要基因转录改变可能是BaP诱导生殖毒性的潜在机制之一。鱼类促进卵黄蛋白原（vitellogenin，VTG）是卵生鱼类卵黄蛋白的前体，在鱼类生殖系统中具有重要的调控功能[53]，BaP暴露显著抑制了雌雄鱼肝脏中VTG基因的表达，阻碍了鱼体性腺发育，影响了正常的生殖活动[54]。郭勇勇等[55]研究发现，3 μg/L的BaP显著改变了稀有鮈鲫血液中性激素水平，产生了抗雌激素效应，并抑制了下丘脑-垂体-性腺轴及肝脏中与雌激素合成相关的关键基因Cyp19b表达。钟林燕等[56]发现，将食蚊鱼暴露于100 μg/L BaP后，雌性食蚊鱼的性腺指数与雄性食蚊鱼的精子数均受到不同程度的影响。7展望PAHS污染物直接或间接进入水体，加剧了水生态环境的污染程度，导致鱼类产生生理性变化，严重影响其正常生长繁殖，并且因生物富集作用对人类的健康产生极大的威胁。在目前科学研究工作中，针对单一PAHS对鱼类影响的研究取得了较大进展，但研究单一种类PAHS无法反映出鱼类所受的实际生理损害，在低剂量的PAHS、多形态的PAHS复合物方面研究有待进一步加强，从而有效避免此类污染物对鱼类造成危害。