典型新烟碱类农药从土壤到蜥蜴传递过程中环境行为研究

As a major pollutant that is easy to accumulate in the soil, pesticides pose a great threat to wild animals such as lizards living in the soil. The neonicotinoid pesticides are widely used in the environment as a kind of high-efficiency and low-toxicity insecticide. However, the metabolites of neonicotinoids may have greater toxic effects than the parent compounds on higher animals. It is essential to determine the environmental behavior changes of the neonicotinoids from the soil to the organism and the terminal existence of metabolites for subsequent risk assessment. Meanwhile, molting, as a way to exclude pollutants, make reptiles special in metabolic behavior evaluation. Therefore, the Chinese lizards (Eremias argus) were exposed under neonicotinoids dinotefuran, thiamethoxam and imidacloprid through contaminated soil with environmental detection dose. After exposure, metabolites morphology of tested pesticides was determined. The mechanism of metabolic enzymes and metabolic enzyme genes transcription level changes were demonstrated. With the verification of in vitro experiments, the metabolism mechanisms of neonicotinoids in the lizards were revealed. Combined with the degradation of neonicotinoids in the soil, the environmental behaviors of neonicotinoid pesticides from soil to lizard were summarized.

农药作为易在土壤中发生蓄积的主要污染物，对生活在土壤中的蜥蜴等野生动物具有很大威胁。新烟碱类农药作为一类高效低毒的杀虫剂在环境中广泛使用，但其代谢产物可能对高等动物具有比母体化合物更大的毒性效应，确定新烟碱类农药从土壤到生物体内的环境行为变化以及终端存在形式对后续的风险评价至关重要。同时，节律性蜕皮机制让爬行动物在研究污染物的生物体内代谢、消除过程中具有其他脊椎动物不具备的代谢特征。因此本研究选取我国本土蜥蜴丽斑麻蜥作为代表生物，将受试农药噻虫嗪、吡虫啉和呋虫胺按照环境剂量经土暴露丽斑麻蜥，确定受试农药在麻蜥体内的代谢产物形态，研究相关代谢酶作用机理和代谢酶基因转录水平变化，并辅以体外实验进行验证，揭示新烟碱类药物在丽斑麻蜥体内的代谢行为机制。同时结合土壤中受试农药的降解结果，总结新烟碱类农药从土壤到蜥蜴体内的环境行为规律。

新烟碱类农药的广泛使用对生活在土壤中的蜥蜴等野生动物具有很大威胁。本研究利用高效液相色谱和高分辨质谱仪联用技术（HPLC-QE），确定了新烟碱类农药在丽斑麻蜥体内的代谢产物类型和在不同组织中的分布。结合敏感代谢酶功能基因转录水平的差异和体外酶抑制剂实验结果，揭示了新烟碱类农药在丽斑麻蜥体内的代谢调控机制。研究了选定农药对丽斑麻蜥神经系统、甲状腺轴和性腺轴等的毒性效应。.结果表明，肝脏和肾脏是新烟碱类农药代谢的主要器官，尿液排泄是蜥蜴排除新烟碱类农药及其代谢产物的主要途径。血脑屏障会限制选定农药在蜥蜴大脑的富集。CYP P450s家族、醛氧化酶和谷胱甘肽S-转移酶在新烟碱类农药的代谢中起主要作用。.选定农药的神经毒性作用表现出不同的作用机制。呋虫胺、噻虫嗪通过上调乙酰胆碱基因的表达，直接增加大脑和血液中乙酰胆碱的浓度，最终导致多巴胺的释放。IMI-ole-NH质子化效应比母体吡虫啉更强，从而增强了其与乙酰胆碱酯酶受体的结合能力，IMI-ole-NH和乙酰胆碱的竞争性抑制导致乙酰胆碱基因表达下调。.选定农药均能不同程度的对丽斑麻蜥的性腺产生结构性损伤。噻虫嗪会导致雄性蜥蜴雌二醇产量显著增加，睾酮含量显著降低；雌性蜥蜴睾酮T含量增加。吡虫啉代谢产物IMI-ole-NH在大脑中的积累，抑制促性腺激素释放激素的分泌，最终影响下丘脑-垂体-性腺相关激素的反馈调节；其次，吡虫啉可对性腺造成明显抗氧化应激损伤，最终影响性腺功能。.新烟碱类杀虫剂的持续暴露会引起蜥蜴的甲状腺的组织病变。呋虫胺会影响甲状腺中碘的摄入和利用，导致甲状腺功能不足，进而通过负反馈导致甲状腺上皮增生和滤泡体积增大。噻虫嗪可激活甲状腺功能，显著增加血浆T3和T4浓度，促进T3和甲状腺激素受体的结合。吡虫啉暴露可抑制甲状腺激素的分泌，导致甲状腺激素受体和相关II期代谢酶基因的下调。.本研究为揭示新烟碱类农药的环境行为及其对土壤中野生动物的毒性效应提供了基础数据，并为爬行动物的衰退提供了一个新的视角。