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氟苯尼考（Florfenicol, FF）是第三代氯霉素类抗生素，广泛用于水产养殖和畜牧业。因其高水溶性和低脂溶性（log P=2.7），FF在水环境中呈现“伪持久性”污染特征，对水生生物及人类健康构成潜在威胁。先前研究表明，FF可能通过抑制线粒体核糖体功能导致肝脏损伤，但其诱导非酒精性脂肪肝（NAFLD）的具体机制尚不明确。
2025年发表在Journal of Hazardous Materials上的题为“Mitochondrial mechanism of florfenicol-induced nonalcoholic fatty liver disease in zebrafish using multi-omics technology”的文章，作者结合多组学技术（代谢组学、脂质组学、转录组学）及线粒体功能分析，系统解析FF暴露对斑马鱼肝脏代谢与再生的影响，揭示线粒体功能障碍在NAFLD中的核心作用。
研究对象：成年斑马鱼
技术方法：组织学分析、透射电镜（TEM）、代谢组学与脂质组学、转录组学、qRT-PCR验线粒体功能评估、生物累积因子（BCF）计算
技术路线：
1.暴露溶液和斑马鱼肝脏中FF的浓度
作者将成年斑马鱼暴露于不同浓度的FF环境中，发现0.5 mg/L组肝脏FF浓度（61.0 μg/g）显著高于0.05 mg/L组（16.9 μg/g），但低浓度组BCF值（378.5 L/kg）是高浓度组（146.0 L/kg）的2.59倍。
2.肝脏微结构变化
作者通过组织学染色和TEM，发现0.5 mg/L FF处理组的斑马鱼肝脏出现显著脂肪变性，表现为肝细胞中大小不一的脂滴积累，伴随炎症细胞浸润（图1A）。0.5 mg/L组肝脏脂滴面积占比达5.3%（对照组1.2%），符合中度NAFLD（图1B）。定量结果证实细胞内脂滴的面积和数量显著增加（图1C-D）。
图1 FF暴露后肝脏微结构的变化
3.多组学分析揭示代谢紊乱
主成分分析表明，在组学数据集中，0.5 mg/L FF处理组和对照之间存在明显分离。然而，0.05 mg/L FF 处理组与其他两个数据集表现出不同程度的重叠（图2A）。0.5 mg/L FF处理组游离脂肪酸（FFA）、甘油三酯（TAG）、神经酰胺（Cer）和鞘磷脂（SM）显著升高（图3A-D）。线长链酰基肉碱（ACs）减少，肉毒碱前体水平下降，CPT1酶表达下调（图3E），表明线粒体β-氧化受阻，结果表明线粒体功能受损。
图2 暴露于 FF 28 天后斑马鱼肝脏的分子图谱
图3 斑马鱼肝脏中失调的脂质谱
在氨基酸与能量代谢中，支链氨基酸（如亮氨酸/异亮氨酸）升高，芳香族氨基酸（如苯丙氨酸/酪氨酸）降低（图4A）。TCA循环中间体（苹果酸、琥珀酸、α-酮戊二酸）减少，ATP含量下降（图4B, 5G），表明线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能受损。糖代谢异常，其中葡萄糖摄取（SLC2A1基因下调）和糖酵解（受阻（图4C）。
炎症方面，NF-κB和JNK等促炎通路基因表达上调（图4C），IRS1（胰岛素信号）表达抑制。
FF 治疗的肝脏病理生理学会导致复杂的代谢改变，包括 FFA 和脂质超载、氨基酸、糖酵解和核苷酸代谢受损。这些变化，加上三磷酸腺苷 (ATP) 和 TCA 循环中间体的减少，表明线粒体的氧化代谢能力可能降低，最终导致肝脏能量产生减少和代谢紊乱。
图4 暴露于FF28天后，斑马鱼肝脏中AA、TCA中间体谱和相关基因表达失调
4.线粒体结构与功能损伤
作者通过TEM，发现超微结构破坏，包括线粒体膜破裂、嵴密度降低（图5A-B）。线粒体呼吸链复合物（I、III、V）活性显著降低（图5H），ATP合成减少（图5G）。转录组分析显示同样也表明，参与调节线粒体内膜和外膜、呼吸链复合物和基质的关键基因下调（图 5 C）。
图5 斑马鱼肝脏中线粒体的结构和功能受损
5.线粒体损伤与氧化应激
作者为了进一步探索线粒体损伤的有害影响，对FF处理的斑马鱼样品中活性氧 (ROS)进行探究，研究发现FF处理后活性氧（ROS）升高，谷胱甘肽（GSH）减少，氧化型谷胱甘肽（GSSG/GSH）比例增加（图6C-F）。此外，心磷脂（CL）是一种独特的甘油磷脂，是线粒体内膜的关键组分，研究发现，CL氧化（图6H）破坏线粒体内膜完整性，进一步放大ROS生成，形成“线粒体损伤-氧化应激”恶性循环。
图6 斑马鱼肝脏中氧化还原状态紊乱和心磷脂受损
本研究通过多组学技术系统解析了氟苯尼考诱导斑马鱼非酒精性脂肪肝的线粒体机制（图7）：FF通过抑制线粒体蛋白合成，破坏呼吸链功能，导致ATP耗竭、ROS积累及脂毒性代谢物堆积，最终引发NAFLD。
图7 0.5 mg/L FF诱发的NAFLD样本中的线粒体改变
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排版：野凌
审核：三黍生物企宣部
