研究揭示了环境相关浓度的尼古丁对斑马鱼胚胎的神经毒性机制。通过将计算预测与多组学实验验证相结合，这项研究不仅确定了关键分子靶点，还系统地绘制了从细胞功能障碍到行为异常的完整神经毒性通路。
尼古丁不仅是一个人类健康问题——它是一种普遍的水生污染物。尽管其广泛存在，但低浓度的环境相关浓度如何损害发育中的神经系统一直是个未解之谜。为此，发表在《环境化学与生态毒理学》(ENCECO)上的一项新研究采用了一种强大的综合策略来破解这一机制，为评估环境化学物质的神经毒性提供了蓝图。
"传统方法通常只关注单一的故障点，"中国环境科学研究院的通讯作者徐健解释说。"我们将计算预测与多层次实验验证相结合，使我们能够从潜在靶点的列表转变为一个连贯的故事，阐明毒性如何从分子层面展开到整个生物体。"
研究团队首先使用网络毒理学和分子对接技术来预测尼古丁最可能的神经毒性靶点，确定了六个核心蛋白。随后，他们将斑马鱼幼虫——一种身体透明且与人类基因相似的模式生物——暴露在低至0.03微克/升的尼古丁环境中，这与现实世界的污染水平相匹配。
"我们的实验验证了预测结果。即使在这些低剂量下，尼古丁也会抑制生长，导致心率不规则，并引发类似焦虑的异常行为，"徐健表示。"此外，我们发现大脑化学物质（神经递质）严重失衡，以及大脑中特定应激和细胞死亡通路的激活。"
研究团队随后将这些不同的发现整合成一个单一的预测性框架，称为不良结局通路（AOP）。
"不良结局通路展示了尼古丁对脑细胞间通信的初始破坏如何导致钙失衡，进而引发炎症、氧化应激，最终导致神经元死亡和观察到的发育缺陷，"第一作者寇宇分享道。"这不仅仅是尼古丁的作用机制——我们展示了一个可以应用于其他新兴污染物的整体框架。它提供了一个急需的策略，可以在生态风险成为危机之前主动理解这些风险。"
DOI：10.1016/j.enceco.2025.12.014
资助信息：本工作得到了国家杰出青年科学基金（42325706）的支持。
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