佛罗里达海岸生活的海豚似乎受到与人类神经退行性疾病研究相关的同类环境因素影响。《通讯生物学》期刊发表的一项研究证实，季节性重复暴露于藻华毒素与海豚大脑的分子及细胞变化存在关联，这些变化与阿尔茨海默病的某些特征相似。该发现引发对有害藻华长期影响海洋野生动物乃至藻华频发区人类健康的担忧。
有害藻华（HABs）指藻类群落在暖水温度与营养污染推动下失控增殖的现象。此类藻华释放的毒素可通过食物链累积，影响水生动物及陆地哺乳动物。虽然毒素的急性效应已有充分记录，但其对大脑健康的长期影响尚不明确。
横跨佛罗里达东海岸的大型河口印度河泻湖近二十年来持续遭遇藻华侵袭。随着气候变化导致区域水温升高，此类事件发生频率增加且持续时间延长。
栖息于泻湖的海豚作为长寿顶级掠食者，因与人类面临相似的暴露风险并呈现年龄相关的脑部变化，成为研究环境毒素暴露潜在神经后果的理想物种。此前研究已证实海豚会出现与人类阿尔茨海默病相同的脑部异常，包括β-淀粉样蛋白斑块和tau蛋白缠结的累积。这些标志物与海豚反复暴露于藻华毒素的现象，为探究环境变化如何长期影响脑生物学提供了独特契机。
"本研究旨在确定季节变化是否影响大脑健康。我们聚焦有害藻华季，因这些藻华可产生多种神经毒素。我们假设藻华季毒素暴露水平更高，且神经毒性将随季节变化呈现规律性。"迈阿密大学米勒医学院脑捐赠银行研究副教授兼副主任、研究作者戴维·A·戴维斯解释道。
研究团队分析了2010至2019年间在印度河泻湖区域搁浅死亡的20头宽吻海豚脑组织。根据死亡时间将海豚分为两组：藻华季（6月至11月）与非藻华季（12月至次年5月）。研究人员试图确定作为毒素暴露代理指标的死亡时间是否与可测量的脑部变化相关联。
为测定毒素水平，团队采用高灵敏度质谱法检测藻类产生的神经毒素2,4-二氨基丁酸（2,4-DAB）。结果显示所有海豚脑组织均含该毒素，但藻华季死亡个体的浓度高出非藻华季近3000倍。
随后，研究人员分析全脑基因表达变化。通过RNA测序绘制大脑皮层基因开关图谱发现，藻华季死亡海豚有500多个基因表达异常，涉及神经系统功能和免疫反应的关键基因。其中多个基因在人类阿尔茨海默病中已被证实存在关联。
除转录组变化外，团队还对部分海豚脑切片进行免疫组织化学分析。检测显示存在β-淀粉样蛋白和磷酸化tau蛋白沉积——这正是阿尔茨海默病的标志性病理特征。虽然两季海豚均出现此类变化，但数据表明藻华季相关因素（包括更高浓度的2,4-DAB）可能与潜在病理发生交互并加剧病变。
该研究证实季节性暴露于2,4-DAB与阿尔茨海默病观察到的生物过程存在关联。具体而言，藻华季暴露的海豚表现出GABA生成神经元信号改变及维持脑功能结构的基底膜相关基因变化。
"我们的研究揭示了季节变化、毒素暴露与大脑健康之间的直接关联，"戴维斯向专业媒体表示，"这为阿尔茨海默病'暴露组'理论提供了线索——该理论认为生命周期中多重暴露共同促成疾病发展。"
最显著的发现是阿尔茨海默病关键风险基因APOE的季节性表达上升。在高2,4-DAB暴露的藻华季海豚中，APOE基因表达上调，且随连续藻华季数增加而递升。
"最令人惊讶的是阿尔茨海默病风险基因随连续藻华季呈现的时间递增现象，"戴维斯指出。
APP和MAPT等其他阿尔茨海默病相关基因在藻华季同样表达升高，其水平与脑内2,4-DAB浓度呈正相关。此外，经历更多藻华季的海豚还表现出炎症和细胞死亡相关基因表达增强，其中TNFRSF25和CIRBP等基因亦参与人类神经退行性疾病与应激反应。
研究存在局限性：样本来自搁浅死亡海豚属机会性采集，死亡原因不受控。尽管所选海豚年龄、性别及健康状况相似，但未知因素可能影响死亡或脑部变化。样本量相对有限（因获取野生海洋哺乳动物高质量脑组织困难），但研究人员采用严格RNA完整性标准及多重验证技术确保数据可靠性。
重要的是，虽然研究发现基因表达变化与人类阿尔茨海默病病例相似，但未评估海豚认知功能。阿尔茨海默病样标志物的存在表明生物反应相似性，但无法证实海豚会以人类方式经历痴呆。
研究结果呼吁深入探究2,4-DAB如何长期影响脑细胞，及其是否与其他环境或遗传风险因素产生交互。未来研究可通过非致死采样方法调查未搁浅海豚，或借助实验室模型验证。
"我们计划更详细研究在海豚脑中检测到的2,4-DAB毒素，探究其触发神经退行的作用机制，"戴维斯表示。
作为环境哨兵物种，海豚健康可预警可能影响人类的环境风险。鉴于南佛罗里达拥有全美最高的阿尔茨海默病发病率，研究提示需探索慢性藻华毒素暴露是否导致人类神经退行性疾病的区域分布特征。
"本研究凸显了环境与大脑健康的关系，"戴维斯总结道，"2024年南佛罗里达阿尔茨海默病患病率居全美之首。我们聚焦佛罗里达搁浅海豚的研究数据，可能为特定地理区域疾病高发提供关联依据。"
该研究《河口海豚脑转录组中的阿尔茨海默病特征》由温迪·诺克·德尔登、梅根·K·斯托伦、苏珊娜·P·加拉姆塞格伊、桑德拉·安妮·巴纳克、丹尼尔·J·布热斯托维茨基、雷吉娜·T·冯特尔、拉里·E·布兰德、保罗·艾伦·考克斯及戴维·A·戴维斯共同完成。
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