氰戊菊酯对雄性生殖功能的昼夜时间毒性及其机制研究

氰戊菊酯（fenvalerate, Fen）是一种重要的环境化学污染物（ECPs），因其广谱毒效高且能在环境中相对快速降解等优点而被广泛使用。但随着氰戊菊酯暴露而导致雄性生殖功能损害问题的出现，寻求一种能预防或减轻氰戊菊酯对男性生殖功能损害的途径迫在眉睫。由于哺乳动物的生理和行为的功能存在昼夜节律，使得机体在24小时中不同时相对同一药物、毒物的敏感性不同，因此本项目创造性的运用生殖时间毒理学的方法，将时间生物学和生殖毒理学结合起来研究氰戊菊酯对雄性生殖功能的昼夜时间毒性特征。在此基础上，通过RNAi、报告基因实验等方法筛选出与氰戊菊酯昼夜时间毒性相关的生殖系统钟基因及其下游钟控基因，从而阐明氰戊菊酯对雄性生殖功能昼夜时间毒性的产生机制。本研究将为合理使用氰戊菊酯提供重要的理论依据，为氰戊菊酯引起生殖功能损害的防治提供新的思路。

背景：氰戊菊酯（fenvalerate,Fen）是一种广泛使用的拟除虫菊酯类农药，国内外研究发现fen暴露可导致雄性生殖系统的损伤，因此寻求一种预防或减轻fen对雄性生殖系统损害的途径迫在眉睫。由于哺乳动物的生理和行为存在昼夜节律，使得机体在24小时中不同时间对同一外源性物质的敏感性不同。方法：因此本项目将时间生物学和生殖毒理学相结合，研究fen对雄性生殖功能的昼夜时间毒性特征，并通过荧光定量PCR、Western Blot、miRNA芯片等方法探讨fen对雄性生殖功能昼夜时间毒性的产生机制。研究结果：1、一天内不同时间（CT9:00、CT13:00、CT17:00、CT21:00、CT1：00、CT5:00）分别给予大鼠60mg/kg fen染毒，30天后各组大鼠血清睾酮含量均显著下降，但白天血清睾酮下降较晚上敏感。2、我们用不同剂量fen（60，12，2.4mg/kg）在两个时间窗（CT9:00和CT21:00）分别对大鼠进行染毒，进一步确认fen对雄性大鼠生殖功能的昼夜时间毒性，连续染毒30天，结果与前一结果相一致，Fen-9点组大鼠睾酮变化更明显。3、对大鼠睾丸组织进行荧光定量PCR检测，结果发现Fen-9点钟基因Bmal1、睾酮合成关键酶StAR、3β-HSD、17β-HSD较control组均显著改变，钟基因per1没有影响。4、miRNA芯片结果发现，Fen-9点miR-494-3p显著下调，而国外已有文献表明miR-494-3p是钟基因Bmal1的靶基因。研究结论：氰戊菊酯对雄性大鼠的生殖功能具有昼夜时间毒性，白天给予氰戊菊酯暴露对雄性大鼠的生殖功能损伤更为严重，其机制可能与miR-494-3p—Bmal1—睾酮合成的关键酶—睾酮这一通路有关。科学意义：1. 本研究阐明氰戊菊酯对雄性生殖功能的昼夜时间毒性特点，找出最敏感及最不敏感的两个时间窗，为氰戊菊酯合理的生产和使用提供重要参考，为氰戊菊酯引起生殖功能损害的防治提供新的思路。 2. 筛选出与氰戊菊酯引起雄性生殖功能的昼夜时间毒性相关的生殖系统钟基因及其下游钟控基因，初步阐明氰戊菊酯引起雄性生殖功能时间毒性的机制，为合理使用氰戊菊酯提供重要的理论依据。