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尽管过去十年中人们对于纳米材料的研究越来越热,其安全性也受到相关人士的重视。但与之相关的健康风险仍然不清楚,尤其是环境中或生物体中纳米材料的浓度为痕量浓度时。为解决这一问题,本研究将斑马鱼幼鱼暴露于0.01,0.1和1μg/L氧化石墨烯(graphene oxide,GO)中,测定其生物效应。结果表明,痕量GO诱导斑马鱼幼鱼产生帕金森类似症状(Parkinson’s diseaselike symptoms,PD-like symptoms)。主要表现为多巴胺神经元(dopaminergic neuron,DA neuron)缺失90%以上,路易氏小体(α-突出核蛋白α-synuclein和泛素ubiquitin)增多69-522%,而且运动能力显著下降。另外,GO可以从水体进入斑马鱼幼鱼脑部,甚至分布于间脑细胞核内。同时GO造成幼鱼脑部细胞线粒体形态和超微结构损伤。GO诱导幼鱼活性氧自由基(reactive oxide species,ROS)显著增多,从而导致细胞凋亡和衰老。另外通过代谢组学分析,发现氨基酸和十二烷酸、棕榈酸、十八烯酸和壬酸等脂肪酸上调,丁酸、邻苯二甲酸和二十二烯酸等脂肪酸下调,这些小分子物质的代谢紊乱与PD类似症状有关。另外,关于纳米材料在人类、动物或植物中的子代效应方面的研究仍然较为缺乏。因此,本实验将亲代斑马鱼暴露于痕量GO(0.01,0.1和1μg/L)中,研究对其子代产生的生物效应。研究结果表明暴露于GO的亲代斑马鱼通过代谢紊乱诱导子代斑马鱼出现神经功能障碍。子代斑马鱼DA神经元缺失率达66-87%;ubiquitin和乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)出现了明显上调;导致其游泳能力退化;而且,GO从水体中进入亲代斑马鱼体内,并由亲代传递给子代,分布在其脑部;GO进入生物体细胞内导致其线粒体形态和超微结构损伤;尽管氧化应激不是很明显,但衰老和自噬出现上调。最后,我们分析了子代斑马鱼代谢组学变化:葡萄糖代谢受到干扰,天冬酰胺、谷氨酸盐和氨基酸代谢上调,长链脂肪酸下调,不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比值增大。以上研究阐明了GO诱导产生神经毒性,尤其是PD类似症状的重要机制,也表明了GO毒性的子代遗传效应。同时,为纳米材料的安全应用敲响了警钟。