斑马鱼体内拟除虫菊酯类农药对映体选择性生物转化机制

The procedure of this project will be carried out on type Ⅱ synthetic pyrethrod (fenvalerate and lambda-cyhalothrin) taking zebrafish as a model testing animals. The aim of the project was to investigate the mechanism of enantioselective toxicity of chiral SPs. Details as followed: to clarify the influence on motive activity and oxidative-reduction system caused by both parental and metabolites; graph the metabolite route of synthetic pesticides in microsome; clarify the major biotransformation pathway for the stereoisomers by investigation the induced subfamily of CYP; reveal the mechanism of enantioselective toxicity of SPs by combination the toxicity and metabolite data mention above. This project is a further research for chiral pesticides.

含有手性中心的手性农药，其对映体选择性环境安全效应是这些年环境科学研究的一个热点，研究表明手性农药在环境安全方面普遍存在对映体选择性，但真正原因还不明确。手性农药在生物体内对映体选择性生物转化效率的不同可能是一个非常重要因素，这方面的研究却非常有限。本项目以大量使用，且毒性有显著对映体选择性差异的3种菊酯类农药为模式化合物，以基因信息丰富的斑马鱼为对象，在分析手性农药对映体选择性毒代动力学基础上，以外源物代谢的重要基因-CYP450相关基因为生物标志物，研究SPs作用下斑马鱼 CYP450相关分子的变化，以期获得对SPs对映体选择性转化的相关分子。在此基础上利用计算毒理学相关技术确定SPs不同对映体与CYP相关亚基作用的分子机制。本研究将致力于手性农药分子转化的和代谢对映体选择性的机制研究，不但为解释手性农药对映体选择性毒性提供理论依据，同时也丰富对水生脊椎动物 CYP450家族的认识。

四年的研究过程中，我们对以典型手性农药联苯菊酯、氟虫氰等为研究对象，在斑马鱼、小鼠等动物模型中开展了，手性农药生物中转化机制及其对映体选择性差异的研究。研究发现联苯菊酯低剂量暴露能广泛地生物体干扰代谢过程，强烈诱导CYPs、GPXs、GSTs和激酶等氧化应激相关基因。研究表明，即使在传统临床和病理指标没有出现明显肝脏损伤的情况下，联苯菊酯能够引起氧化损伤，通过caspase介导、线粒体相关的细胞凋亡，最终引起肝脏损伤。氟虫氰斑马鱼发育毒性具有显著的对映体选择性差异，这种差异主要与氟虫氰不同对映体影响斑马鱼发育过程DNA甲基化有关。在此基础上利用该基金资助建立的研究平台，完成了多种手性农药内分泌干扰及胎盘毒性差异的分子机制研究。项目组除了进行了计划内的研究工作外，我们在新型环境内分泌干扰物和新型农药致毒机制方面开展了系列工作。本项目相关研究论文发表在了美国化学会（ACS）权威环境科学与工程期刊Environ Sci Technol等期刊上，共计16篇。. 课题主持人多次受邀在国际和国内学术会议进行交流，2017年作为召集人成功组织了“农药生物转化与致毒机制”和“农药环境化学与毒理学”学术研讨会。参与出版了“农药化学前沿”一书，并撰写第8章“农药环境化学与毒理学研究进展”另外，通过四年研究，在人才培养、学科建设、研究团队建设等方面均取得了一些较为突出的成绩。培养硕士、博士研究生10名，多人获得学校的国家奖学金和各级挂名奖学金。在研究团队建设方面，经过几年的努力已经形成了一支学术素养较高的研究团队，为研究工作的深入开展创造了好的条件。