基于雌激素膜受体GPER探究新烟碱农药对乳腺癌增殖转移的影响及分子机制

As a new generation of pesticides, neonicotinoids are ubiquitous in various environmental media and human bodies with relatively high concentrations. Therefore, the health hazard of neonicotinine has been an environmental issue that needs to be focused on immediately. Studies have shown that neonicotinoids interfere with the estrogen system and may relate to inducing breast cancer, but the related molecular mechanism studies are still very limited. In the present study, we intend to study the molecular mechanism of estrogenic disruption effects of neonicotinoids based on GPER (estrogen membrane receptor) for the first time, and demonstrate the effects of neonicotinoids on the proliferation and metastasis of breast cancer at molecuar, cellular and animal levels. We will investigate the interactions of neonicotinoids with GPER and its effects on the subsequent mediated signal pathways through receptor binding assay, signaling pathway assay and molecular simulations, demonstrating the structure-activity relationships and the molecular mechanism of action. In addition, the effects of neonicotinoids on the proliferation and metastasis of breast cancer will be investigated by in vitro and in vivo studies, and the potential molecular mechanism mediated by GPER will be elucidated. This study is expected to reveal a new molecular initiation events and toxic pathways for the toxicity of neonicotinoids, and provide a new theoretical basis for the health risk assessment and safe use of neonicotinoids.

新烟碱农药作为新一代杀虫剂在各种环境介质和人体中广泛存在且浓度偏高，其人体健康危害已经成为当前需要重点关注的环境问题。已有研究表明新烟碱农药对雌激素系统的干扰作用以及诱导乳腺癌的可能风险，但是相关的分子机制研究非常缺乏。本项目首次以雌激素膜受体GPER为研究靶标，拟从分子、细胞以及动物活体水平研究新烟碱农药的潜在雌激素干扰分子机制，并阐明新烟碱农药对乳腺癌增殖转移的影响。通过受体结合、信号通路检测以及分子模拟等多个层面研究新烟碱农药与GPER的相互作用以及对后续介导的信号通路的影响，同时得到构效关系并阐明分子作用机制；此外，通过体外细胞和动物活体水平的研究，阐明新烟碱农药对乳腺癌增殖转移的影响，并揭示GPER介导的潜在作用机制。本项目有望发现新烟碱农药毒性作用的新的分子起始事件和毒性通路，为新烟碱农药的健康风险评估和安全使用提供新的理论依据。

新烟碱类杀虫剂在环境介质和人体中广泛存在，其浓度可达数百纳摩尔至微摩尔水平。然而，关于它们的人体健康危害和毒作用机制的研究非常缺乏。已有研究提示新烟碱可能对雌激素系统产生干扰，促进乳腺癌的发展，但其分子机制尚不清楚，尤其是分子起始事件。G蛋白偶联雌激素受体(GPER)作为乳腺癌的候选治疗靶点，在乳腺癌的发生发展中发挥着重要作用。本项目旨在揭示GPER通路在新烟碱雌激素干扰过程中的潜在调控机制。首先，我们通过钙流检测筛选了7个最常见的新烟碱农药对GPER信号通路的激活作用。啶虫脒、噻虫胺、呋虫胺对GPER的激活作用较强，其中啶虫脒的活性最高，最低有效浓度为1 μM。分子对接和动力学模拟结果表明，新烟碱农药与GPER具有良好的相互作用趋势。三种具有GPER活性的新烟碱农药（啶虫脒、噻虫胺、呋虫胺）可诱导4T1乳腺癌细胞迁移，啶虫脒表现出最高活性，最低有效浓度为100 nM。啶虫脒在50 μM浓度下可诱导4T1细胞增殖，并呈剂量依赖性上调GPER表达。我们推测啶虫脒对4T1细胞增殖和迁移的诱导作用可能与GPER的激活和上调有关。通过4T1-Luc细胞原位注射成瘤模型，我们发现啶虫脒可通过GPER通路促进正常小鼠乳腺癌原位生长和肺部组织转移。然而，对于切除卵巢小鼠，啶虫脒仅能通过GPER通路促进了乳腺癌原位生长，但不促进肺部转移，这提示啶虫脒诱导的肺转移可能与卵巢内源性雌激素有关。总之，本研究揭示了新烟碱农药雌激素干扰的新型分子机制，阐明了新烟碱可在人体相关暴露水平下通过GPER途径促进乳腺癌的发展，其对女性健康的风险急需关注。该项目的研究结果可为新烟碱农药的健康风险评估提供新的理念依据，也能为其它未知污染物的内分泌干扰毒理机制研究提供新的思路。