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拟除虫菊酯类杀虫剂(Synthetic pyrethroids，SPs)凭借其高效低毒的特性一跃成为全球第二大杀虫剂。而我国作为农业大国对于拟除虫菊酯类杀虫剂的生产及消耗的数目也是非常巨大的，而目前的研究表明拟除虫菊酯具有环境内分泌干扰效应，能扰乱生物体内的内分泌系统及相关代谢活动，但是其代谢产物的内分泌干扰效应鲜有研究。以此，本研究选取5种使用广泛的拟除虫菊酯母体化合物包括氯氰菊酯(Cypermethrin，CYP)、氯菊酯(Permethrin，PER)、氰戊菊酯(Fenvalerate ， FEN )、溴氰菊酯(Deltamethrin ， DEL )、功夫菊酯(Lambda-Cyhalothrin，CYH)以及3种他们的共同代谢产物包括3-苯氧苄醇(3-Phenoxybenzoic Alcohol，3PBAlc)、3-苯氧基苯甲醛(3-Phenoxybenzaldehyde， 3PBAl)以及3-苯氧基苯甲酸(3-Phenoxybenzoic Acid，3PBAc)为作为研究对象，首先采用HepG2、H295R两种细胞系的细胞毒性实验来评估拟除虫菊酯及其代谢产物的毒性效应，其次利用1H-NMR代谢组学技术探究其及其代谢产物的代谢扰动效应，随后采用PCR、LC-MS/MS技术综合探究其及其代谢产物对类固醇激素合成干扰效应。已完成的工作内容以及研究结果按两个层面呈现：
(1)采用1H-NMR代谢组学技术探究了拟除虫菊酯及其代谢产物对HepG2细胞胞外代谢小分子的扰动机制。结果显示：拟除虫菊酯及其代谢产物共能扰动18种代谢产物，包括异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸等氨基酸，乳酸、丙酮酸、乙酸等糖代谢小分子以及少量脂代谢小分子，共通过9条代谢通路，包括糖酵解、丙酮酸循环以及丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢等。通过差异性代谢产物及被扰动的代谢通路数目来评判拟除虫菊酯及其代谢产物的代谢扰动能力排序为：PER＞CYP＞3PBAc＞FEN。
(2)采用PCR技术探究了5种拟除虫菊酯母体化合物及其3种共同代谢产物的类固醇激素合成相关基因的表达变化。结果显示，大多数基因出现了下调现象，其中以CYP及PBAc最为显著，并且8种拟除虫菊酯类杀虫剂对CYP21、17βHSD影响最为显著，但是对CYP17、3βHSD影响最不明显。接着采用LC-MS/MS技术检测5种拟除虫菊酯母体化合物及其3种共同代谢产物暴露后的类固醇激素水平变化。结果显示：8种拟除虫菊酯类杀虫剂均能降低睾酮的水平，其中CYP、PER、CYH、3PBAlc、3PBAl、3PBAc能引起睾酮的显著性下降，其在10-6M浓度下的各暴露组的显著下降倍数分别为1.40、1.34、1.25、1.76、1.62及1.77；并且8种拟除虫菊酯类杀虫剂均能上调17β-雌二醇的水平，其中3PBAlc及3PBAl能引起17β-雌二醇的显著上升，其在10-6M浓度下的各暴露组的显著上调倍数分别为1.24及1.40。综合来看，拟除虫菊酯的母本化合物以及代谢产物均具有雌激素效应和抗雄激素效应，并且代谢产物的雌激素效应和抗雄激素效应大于母体化合物。
上述研究结果表明，对于广泛使用的农药，在对这些农药进行风险评估、制定环境标准和残留限值时，既要充分考虑其母本化合物的安全性，也要重视中间代谢产物的风险，以期反应真实的农药健康风险。
(1)采用1H-NMR代谢组学技术探究了拟除虫菊酯及其代谢产物对HepG2细胞胞外代谢小分子的扰动机制。结果显示：拟除虫菊酯及其代谢产物共能扰动18种代谢产物，包括异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸等氨基酸，乳酸、丙酮酸、乙酸等糖代谢小分子以及少量脂代谢小分子，共通过9条代谢通路，包括糖酵解、丙酮酸循环以及丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢等。通过差异性代谢产物及被扰动的代谢通路数目来评判拟除虫菊酯及其代谢产物的代谢扰动能力排序为：PER＞CYP＞3PBAc＞FEN。
(2)采用PCR技术探究了5种拟除虫菊酯母体化合物及其3种共同代谢产物的类固醇激素合成相关基因的表达变化。结果显示，大多数基因出现了下调现象，其中以CYP及PBAc最为显著，并且8种拟除虫菊酯类杀虫剂对CYP21、17βHSD影响最为显著，但是对CYP17、3βHSD影响最不明显。接着采用LC-MS/MS技术检测5种拟除虫菊酯母体化合物及其3种共同代谢产物暴露后的类固醇激素水平变化。结果显示：8种拟除虫菊酯类杀虫剂均能降低睾酮的水平，其中CYP、PER、CYH、3PBAlc、3PBAl、3PBAc能引起睾酮的显著性下降，其在10-6M浓度下的各暴露组的显著下降倍数分别为1.40、1.34、1.25、1.76、1.62及1.77；并且8种拟除虫菊酯类杀虫剂均能上调17β-雌二醇的水平，其中3PBAlc及3PBAl能引起17β-雌二醇的显著上升，其在10-6M浓度下的各暴露组的显著上调倍数分别为1.24及1.40。综合来看，拟除虫菊酯的母本化合物以及代谢产物均具有雌激素效应和抗雄激素效应，并且代谢产物的雌激素效应和抗雄激素效应大于母体化合物。
上述研究结果表明，对于广泛使用的农药，在对这些农药进行风险评估、制定环境标准和残留限值时，既要充分考虑其母本化合物的安全性，也要重视中间代谢产物的风险，以期反应真实的农药健康风险。