抗生素主要用于包括全球养殖鱼类在内的动物与人类的疾病预防和治疗中。由于滥用导致使用过量和摄入后吸收不良,加上它们的高水溶性和抗降解性,致使低剂量抗生素在环境中无处不在。一方面,在水产养殖中,抗生素通过杀死或抑制致病菌的增殖来帮助改善鱼类的健康;另一方面,抗生素也会产生负面效应。迄今为止,接触低环境浓度的抗生素(LECAs)和水产养殖许用剂量的抗生素(LADAs)对鱼类的慢性系统影响及其对人类健康的风险仍然相对模糊;此外,使用膳食成分如脂质和碳水化合物来减轻抗生素引起的副作用也并不清晰。本研究以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为研究对象,研究了LECAs和LADAs对鱼类健康和人类健康风险的影响,同时进一步探讨了高脂肪和碳水化合物在调节饮食抗生素引起的不良反应中的作用。我们对罗非鱼常规生化生理指标、代谢功能指标、组织切片以及肠道和肝脏健康指标进行检测,并采用风险评价法对成人和儿童食用抗生素暴露下生产的鱼肉可能产生的人体健康风险进行了评估。在本论文中,我们首先使用低剂量的土霉素(OTC)和磺胺甲恶唑(SMZ)对鱼体暴露于LECAs和LADAs的慢性毒性效应及其对人类的食用安全性进行了研究;其次,我们确定了高脂肪饮食对罗非鱼的不良反应的影响;最后,我们确认高碳水化合物饮食对罗非鱼的具有保护功能,可以避免由氧四环素引起的不良反应。1.长期暴露于低环境浓度和水产养殖剂量的抗生素,可对尼罗罗非鱼造成系统性负面效应,并引发人类健康风险抗生素在治疗人类和动物疾病方面被广泛地使用,由于抗生素被滥用和过度使用,以及抗生素在生物体肠道中的难吸收特性,同时由于抗生素的高水溶性和难降解性,使得抗生素广泛地存在于环境中。然而,针对低环境浓度抗生素(LECAs)和合法的水产养殖剂量的抗生素(LADAs)对鱼类造所成的综合性影响,以及其对人体健康产生的危害至今尚未所知。本研究在活体层面探究在LECAs和LADAs两种条件下,土霉素(OTC)和磺胺甲恶唑(SMZ)对尼罗罗非鱼和人体健康风险的影响。在实验中,20条均重为27.73±0.81 g的罗非鱼,分别暴露在LECAs的水体(420 ng/L OTC和260 ng/L SMZ)和含有LADAs添加的饲料(80 mg/kg/day OTC和100 mg/kg/day SMZ)中12周。研究了罗非鱼生理功能、代谢活性、肠道和肝脏健康程度并进行系统性评估;同时,利用风险评估法来反映食用本实验中罗非鱼的肌肉对成人和儿童可能造成的人体健康风险。暴露实验结束后,我们观察到暴露组鱼的生长受到抑制,同时伴有营养吸收下降、饲料效率、器官系数和机体脂肪组成降低等现象的产生。并且,本实验亦发现抗生素可破坏鱼体肠道的形态结构,引发肠道菌群失调,并抑制肠道紧密结合蛋白的表达。除此之外,LECAs和LADAs暴露12周后,在肠道和肝脏组织中均观察到氧化应激现象的发生,先天性免疫能力受到抑制,并出现炎症和解毒反应,同时伴随抗氧化能力下降和脂质过氧化现象的产生。同时,LECAs和LADAs二者在肠道和肝脏中均可促进糖原异生,抑制脂质生成和脂肪酸β氧化现象。LECAs和LADAs暴露罗非鱼亦可诱导肠道厌氧糖酵解途径,影响肠道脂肪分解代谢能力,同时抑制肝脏好氧糖酵解途径,增加肝脏脂肪分解代谢能力,引发肝脏DNA损伤。此外,实验分析结果显示,OTCD处理的鱼对儿童造成的风险商大于1,这表示其对儿童可造成健康风险。综上所述,本实验结果表明,LECAs和LADAs均可损害鱼的生理功能和营养代谢能力,并且损害鱼的免疫系统。同时,食用水产养殖许可浓度OTC喂养的鱼,还会增加儿童的健康风险。本实验的数据说明,为了保护人类健康,当前迫切需要在水产养殖的生产和策略中制定全球性的政策来限制抗生素的使用与环境释放。2.高脂饲料加剧抗生素对罗非鱼肠道健康的不利影响现阶段水产养殖过程中,抗生素和高脂饲料被分别用于维持养殖鱼类健康和蛋白质节约效应。两种养殖模式常引起类似的代谢及应激反应。然而,高脂饲料是否恶化或减轻抗生素引起的副作用尚不得而知。我们的研究发现,高脂饲料能够加剧土霉素(oxytetracyline,OTC)对罗非鱼(Oreochromis niloticus)的负面影响。本研究以中脂(MF,70 g/kg)、高脂(HF;120 g/kg)以及中脂加药(MFO,OTC=80 mg/kg body weight/day)、高脂加药(HFO,OTC=80 mg/kg body weight/day)饲料分别投喂30尾罗非鱼(8.45?±?0.15?g)65天,之后测定了罗非鱼的生长指标、饲料效率以及肠道健康。结果显示,相比于MFO,HFO能够显著降低罗非鱼生长率、总蛋白水平及饲料效率。同时,HFO影响了肠道的组织形态,显着降低了罗非鱼的紧密连接蛋白,并引起了肠道微生物菌群失调。此外,HFO还能上调罗非鱼的氧化应激,引起药物解毒反应从而导致了内质网应激和细胞凋亡。上述研究结果说明,不同脂水平饲料能够影响抗生素对鱼体的负面效应,其中高脂饲料会加剧抗生素引起的副作用。本研究从一个新的思路阐明了抗生素滥用在水产养殖上的风险,并建议在目前水产养殖过程中普遍使用高脂饲料的情况下,需要更加严格地限制抗生素的滥用。3.高碳水化合物饲料缓解土霉素(oxytetracycline)对尼罗罗非鱼造成的副作用抗生素在全球的水产养殖行业中的使用有很多的副作用,包括直接影响养殖鱼类的健康。但是碳水化合物作为水产饲料重要组成成分,其在缓解由抗生素引起的副作用方面的作用还不清楚。为了探索高碳水化合物饲料(高淀粉饲料)在尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)中对土霉素造成的副作用的影响,我们将罗非鱼以30条为一组,分成四组,分别投喂以中淀粉(335 g/kg)无土霉素饲料(MC)、高淀粉(455 g/kg)无土霉素饲料(HC)、中淀粉(335 g/kg)加土霉素(2.00 g/kg)饲料(MCO)和高淀粉(335 g/kg)加土霉素(2.00g/kg)饲料(HCO),共养殖35天。养殖结束后,我们对罗非鱼的生长性能、肝营养成分和代谢、微生物丰度、免疫能力、氧化和细胞应激、肝毒性、脂质过氧化和细胞凋亡的指标进行了评估。为了进一步理解碳水化合物缓解土霉素副作用的机制,我们分别检测了中等水平淀粉和高水平淀粉与土霉素饲的结合效应和结合效率,也对MCO和HCO饲料与土霉素的结合效率进行了分析。结果表明:MCO和HCO处理组相比于MC和HC处理组,罗非鱼的生长率、饲料利用效率和存活率均有所降低。HCO饲料处理相比于MCO处理肝体比和肝脏蛋白含量均有升高,但其与蛋白质、糖类和脂肪代谢相关的基因表达有所降低。同时HCO饲料处理比MCO饲料处理有着更高的先天免疫力和更低的肝毒性,细胞应激和细胞凋亡水平。高水平的淀粉和HCO饲料分别比低水平的淀粉和MCO饲料有着更高的与土霉素结合的效应和效率。该研究表明:饲料中的高含量淀粉通过与抗生素的结合来帮助罗非鱼缓解土霉素的副作用,因此,在杂食性鱼类饲料配方中增加碳水化合物含量可减轻土霉素引起的副作用,因此,在杂食性鱼类饲料配方中增加碳水化合物含量可减轻抗生素引起的副作用。