納米銀污染毒害水體，破壞羅非魚的抗氧化系統 | 海潮天下·前沿

本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus），也叫作尼羅口孵非鯽，是一種生活在淡水和鹽水中的魚類，普遍分布在池塘、湖泊和池塘中。攝影：Germano Roberto Schüür（CC BY-SA 4.0）

本文約3900字，閱讀約9分鐘

出品 | 海潮天下

在日常生活中，銀常被視為一種珍貴的金屬，用于制作首飾、餐具，甚至作為抗菌材料廣泛應用于各種產品中。近年來，隨著納米技術的發展，人們開始使用銀納米顆粒，也就是粒徑極小的“銀塵”，將其加入到紡織品、化妝品、洗滌劑甚至醫療器械中。這些銀納米顆粒具有優良的抗菌效果，因此在多個行業中越來越常見。但是，當這些物質在使用、或處理過程中被排放到自然環境中時，它們是否會對生態系統產生潛在的影響呢？這是一個科學家在開始關注的問題。

“海潮天下”（Marine Biodiversity）小編注意到，前不久發表在《Scientific Reports》期刊上的一個最新的研究中，來自埃及國家海洋學與漁業研究所（NIOF）的研究團隊就嘗試回答這個問題。

▲上圖：銀納米顆粒（AgNP）生物合成機制示意圖。圖源：Mikhailova, E.O.

研究人員選擇了非洲常見的淡水魚——尼羅羅非魚（Nile tilapia）作為研究對象，探討了銀納米顆粒與傳統銀化合物（即硝酸銀）對魚類肝臟的影響。

這項研究持續了六周，旨在比較兩種銀形式在水中對魚類肝臟健康和生理反應的不同作用。

在研究過程中，科學家從銀納米顆粒的制備開始，一直到對魚類肝組織的觀察，全面記錄了各種反應指標的變化。科學家研究的重點除了AgNPs的理化特性，還涉及其對肝臟抗氧化系統、氧化應激指標及組織結構的具體影響。

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首先需要了解的是，銀納米顆粒是一種粒徑在納米尺度（大約十億分之一米）范圍內的物質。這種微小的顆粒雖然肉眼不可見，但由于其表面積大、反應活性強，具有非常顯著的化學和生物活性。

在本次研究中，銀納米顆粒是用化學方法合成的，平均顆粒大小約為29.92納米。研究人員將這些顆粒按不同濃度（10、20、50、100微克/升）添加到水中，并設置了一個硝酸銀組（100微克/升）作為對照。實驗中，研究人員每兩周對尼羅羅非魚的肝臟進行一次取樣和分析，直至第六周結束。

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為了評估銀納米顆粒對魚類健康的影響，這個研究團隊重點觀察了肝臟中的一系列生物化學指標。這些指標與魚類抵抗外部有害物質相關，主要包括抗氧化酶的活性和脂質過氧化物的水平。

抗氧化酶是一類幫助細胞中和有害氧化物的酶，例如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等。當外界刺激如污染物進入魚體時，這些酶的活性通常會發生變化，以保護細胞不受損傷。同時，脂質過氧化物的增加則可能意味著細胞膜結構正在被破壞，這是氧化應激的一個信號。

▲上圖：銀納米顆粒（AgNPs）的表征。(a) TEM圖像顯示了合成的AgNPs的形態。(b) 晶體粒度分布。(c) 高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像。(d) 選區電子衍射（SAED）圖案。圖源：Ghannam, H.E., Khedr, A.I., El-Sayed, R. et al

實驗數據顯示，在暴露的第二和第四周，銀納米顆粒組的魚類體內抗氧化酶活性出現上升，說明魚體啟動了應對機制，試圖緩解銀顆粒帶來的刺激。與此同時，脂質過氧化物水平也在上升，提示魚體已開始感受到細胞層面的壓力。不過，當實驗進入第六周時，高濃度銀納米顆粒組的魚體表現出明顯的變化——抗氧化酶活性下降，而脂質過氧化物水平則進一步上升。這表明魚體的防御系統逐漸失效，無法繼續應對外界的持續刺激。

相比之下，暴露于傳統硝酸銀中的魚類雖然也表現出氧化應激的反應，但其抗氧化酶系統的活性在整個實驗過程中維持在相對較高的水平。這種現象提示，銀的傳統離子形式雖也具毒性，但魚類對其可能具備更強的適應能力，至少在實驗周期內沒有發生系統性失調。

▲上圖：尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）肝臟切片，染色處理后在400倍放大下觀察。(A) 對照組肝臟切片，顯示正常的肝細胞和血竇。(B) 暴露于AgNO3（100 μ/L）處理的肝臟切片，表現出血管充血（Cn）、血管擴張（Di）、肝細胞壞死（N）和纖維化（Fb）。(C–F) 暴露于不同濃度的銀納米顆粒（AgNPs）（10、20、50和100 μ/L）后，肝臟切片的組織學變化，包括出血（Hr）（D）、充血（Cn）（C、D、F）、脂肪變性（Ft）（C）、纖維化（Fb）（D）、含鐵血黃素沉積（Hs）（C、F）、血管擴張（Di）（E）、血管壁增厚（Th）（F）以及核固縮（Pk）（C、F）。圖源：Ghannam, H.E., Khedr, A.I., El-Sayed, R. et al

除了生化指標，研究人員還對魚類的肝組織進行了顯微觀察。

從組織學的角度看，暴露在銀納米顆粒中的魚肝細胞發生了一系列變化，包括血管擴張、脂肪變性、組織纖維化以及細胞壞死等。這些病變程度與銀納米顆粒的濃度呈現明顯相關性。高濃度組中，肝組織損傷最為顯著，說明隨著暴露量的增加，肝細胞的結構受損越加嚴重。相較之下，硝酸銀組盡管也出現了損傷跡象，但程度普遍較輕。

這項研究提供了一個較為系統的觀察視角，揭示了銀納米顆粒在水環境中可能對魚類健康產生的潛在影響。我們知道，魚類（尤其是像尼羅羅非魚這樣的廣泛分布的淡水魚種），常被用于環境污染的生物監測。由于它們對水體中微小污染物的反應敏感，能夠成為評估水質變化的“生物指示器”。科研人員觀察魚類體內的酶活性、組織結構等變化，可以判斷出環境中是否存在對生物有害的因子。但是這類魚兒也常常是廣受大眾喜愛的食用魚，那么它所受的環境影響，是否可能進一步影響到餐桌上的食客們呢？這恐怕更是需要關注的問題。

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上圖：在泰國清邁府湄安村附近的一個小型市場上的活魚（尼羅羅非魚）。攝影：Takeaway（CC BY-SA 3.0）

如前所述，這項研究以一種科學、系統的方式展示了銀納米顆粒與傳統銀化合物對淡水魚肝臟產生的不同影響。但需要注意的是，這項研究并未對銀納米顆粒的環境來源或擴散路徑做出討論，它的重點在于探索這些物質一旦進入水體，會對水生動物造成怎樣的影響。此外，研究也并未涉及到魚類攝入這些顆粒后是否會影響人體健康的問題。而且本研究的觀察周期為六周，屬于中短期實驗，未能反映長期暴露的全面后果。盡管如此，該研究提供的實驗數據可為相關領域的研究人員或監管機構提供參考，尤其是在評估納米材料在環境中的安全性時具有一定的意義。

從實驗本身來看，銀納米顆粒在實驗早期似乎還能被魚體部分“應對”，但隨著暴露時間的延長和濃度的提高，其對肝臟功能和組織結構的破壞越來越明顯。相比之下，硝酸銀雖然也有毒性反應，但對肝臟的長期傷害似乎不如銀納米顆粒來得劇烈。這種差異可能與納米顆粒本身的物理性質有關。由于粒徑極小，它們更容易穿透細胞膜、在體內積聚并參與一系列化學反應，從而對組織造成較深層次的影響。

海潮天下·小百科

銀納米顆粒

銀納米顆粒（AgNPs）是指銀元素在納米尺度上形成的微小顆粒，通常直徑在1到100納米之間。由于其超小的尺寸和較大的比表面積，銀納米顆粒展現出與宏觀銀不同的物理化學性質，如增強的抗菌性能、良好的導電性和催化活性。銀納米顆粒廣泛應用于醫療、電子、紡織、環境治理等領域，尤其在抗菌和殺菌方面有著顯著的效果。

舉例來說， 這種顆粒常常應用于抗菌劑（能有效殺滅多種細菌、病毒和真菌）、以及冰箱、洗衣機、空氣凈化器等家用電器的抗菌涂層、食品包裝材料中（可以抑制微生物生長，延長食品保質期）、制造導電油墨、導電膠、柔性電子器件等，以及用作催化劑（工業化學反應和環境凈化）、涂料和油漆（抗菌、防霉）、抗菌紡織品（添加到衣物、襪子、床上用品等紡織品中），等等。

肝臟組織病理學變化

肝臟組織病理學變化是指肝臟在受到外界刺激或損傷時，細胞和組織結構發生的異常變化。這些變化包括肝細胞的腫脹、變性、壞死以及肝小管擴張、充血、纖維化等現象。常見的肝臟病理學改變還包括脂肪變性、核濃縮（即核固縮）、血管擴張和炎癥細胞浸潤等。在顯微鏡下觀察肝臟切片，可以識別這些變化，并為診斷肝臟疾病或評估毒物對肝臟的損害提供重要依據。病理學檢查是了解肝臟健康狀況和損傷機制的關鍵手段。

在這個研究中，研究人員在顯微鏡下觀察肝臟切片，能夠識別出一系列病理學變化，如血管充血、擴張和分支，肝細胞的脂肪變性、壞死，肝纖維化等癥狀。此外，還觀察到肝臟細胞之間的出血、細胞核固縮（pyknosis）、以及鐵負荷沉積等異常。這些證據表明，銀納米顆粒對魚類肝臟組織有潛在的損傷作用，并且，這種損傷隨著暴露時間、銀納米顆粒濃度的增加而加劇。

氧化應激

氧化應激（Oxidative Stress）是指生物體內氧化和抗氧化系統之間平衡失調的一種狀態。在生物體內，由于環境因素或內部代謝過程的干擾，導致體內活性氧（ROS）和活性氮（RNS）等反應性分子濃度升高，從而引發細胞和組織的損傷。正常情況下，細胞借助抗氧化防御系統來維持氧化還原平衡，防止過多的自由基和反應性分子對細胞造成傷害。但當氧化應激過于嚴重或防御系統功能受損時，這些活性分子就會攻擊細胞結構，損害蛋白質、脂質和DNA，導致細胞功能失常、或是死掉。

在這項研究中，銀納米顆粒（AgNPs）對尼羅羅非魚肝臟的影響主要是引發氧化應激反應來體現的。實驗結果顯示，暴露于不同濃度的AgNPs的魚類，肝臟內的抗氧化酶活性發生了顯著變化，氧化應激標志物如脂質過氧化物（LPO）水平也表現出劑量和時間的依賴性變化。隨著暴露濃度的增加和暴露時間的延長，魚肝臟的抗氧化系統逐漸失去應對能力，導致氧化損傷的加重。這表明，銀納米顆粒誘發氧化應激，導致肝臟組織的損傷，進而引發一系列病理學變化。

感興趣的“海潮天下”讀者可以參看全文：

Ghannam, H.E., Khedr, A.I., El-Sayed, R. et al. Oxidative stress responses and histological changes in the liver of Nile tilapia exposed to silver bulk and nanoparticles. Sci Rep 15, 15390 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-97731-8

（注：本文僅代表資訊，不代表平臺觀點。歡迎留言、討論）

資訊源 | Sci Rep (2025).文 | 王海詩

審 | Richard

排版 | 盧曉雨

#魚類 #污染 #化學品 #中毒

29納米的“殺手”？銀納米物質對水體生態影響首次系統披露.海潮天下.2026-03

【參考資料】
https://www.nature.com/articles/s41598-025-97731-8
https://nas.er.usgs.gov/queries/factsheet.aspx?SpeciesID=468
https://www.fao.org/fishery/docs/CDrom/aquaculture/I1129m/file/en/en_niletilapia.htm
Mikhailova, E.O. AgNPs. Encyclopedia. Available online: https://encyclopedia.pub/entry/3427 (accessed on 07 May 2025).
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5037809/
https://www.ars.usda.gov/southeast-area/oxford-ms/national-sedimentation-laboratory/watershed-physical-processes-research/docs/what-is-agnps/