苯甲酰脲类杀虫剂对爬行动物甲状腺系统影响的分子毒理学研究

The increasing use of benzoylphenyl ureas (BPUs)pesticides to wipe out locusts in grasslands has raised the potential threat to endocrine system of Phrynocephalus frontalis, which could affect population density of lizard. In this research, we will select native species Phrynocephalus frontalis as a model reptile and develop functional genes database of endocrine systems using the next-generation sequencing technology. After BPUs exposure, the effects of thyroid function of lizard will be discussed, and sensitive biomarker of thyroid disruption will be selected using real-time PCR. Regulation mechanisms of thyroid-molting process in lizard will be confirmed according to the results of biochemistry and molecular biology at molting period. Sensitive endpoints and dose-responses relationship of thyroid disruptions will be confirmed after the whole life stages exposure.The effects of BPUs pesticides on molting process at genomic level, lesion thyroid at tissue level will be demonstrated. The target of action (TOA) and the mechanism of action (MOA) at molting period, potential ecological risks at the whole life stages will be elucidated. Based on these results, it will be possible to predict the relationship between the environmental impact of BPUs and population density of lizard in grasslands, and provide the basis of molecular toxicology.

近年来，大量苯甲酰脲类（BPUs）杀虫剂被用来灭蝗。已经发现BPUs类杀虫剂具有内分泌干扰效应，同时中国草原沙蜥的数量急剧下降。为此，本研究以中国特有爬行动物草原沙蜥作为研究对象，利用二代测序技术，建立其内分泌系统功能基因数据库；探讨典型BPUs暴露对沙蜥甲状腺功能的影响,利用荧光定量PCR技术,筛选与BPUs暴露敏感的标志基因；结合蜕皮阶段的生理生化和关键基因转录水平的变化，研究草原沙蜥甲状腺-蜕皮过程的调控机制；通过全生命周期暴露，筛选出典型BPUs的敏感检测终点及相应的剂量-效应关系。从基因水平上确定其对草原沙蜥蜕皮过程影响的调控机理，从组织水平观察暴露的损伤效应，从关键生命阶段（蜕皮）探讨其作用位点和作用机制，通过全生命过程研究评价其潜在生态风险。确定BPUs类农药的大量施用与草原沙蜥的种群密度下降之间的关系（有关或无关）及分子毒理学机理。

近年来，大量苯甲酰脲类（BPUs）杀虫剂被用来灭蝗。已经发现BPUs 类杀虫剂具有内分泌干扰效应，同时中国草原沙蜥的数量急剧下降。为此，本研究以中国特有爬行动物草原沙蜥作为研究对象，利用二代测序技术，建立了其内分泌系统功能基因数据库，通过转录组测序结果发现BPUs会干扰蜥蜴的代谢通路和内分泌系统基因活性。利用荧光定量PCR技术，筛选出与BPUs 暴露敏感的甲状腺轴基因。主要从暴露方式和蜥蜴不同生命阶段入手，探讨了除虫脲和氟虫脲暴露对沙蜥甲状腺功能的影响。.将除虫脲通过经口和经皮两个途径暴露给蜥蜴，发现除虫脲经口暴露对雌性蜥蜴甲状腺中的甲状腺受体基因影响较大，主要受到甲状腺组织活性和T3激素水平下降的反馈作用调控。除虫脲经皮暴露对雄性蜥蜴肝脏中的trα, trβ和dio2基因影响更大，而对蜥蜴脑和甲状腺中的甲状腺轴基因的影响较小。.结合蜕皮阶段关键基因表达水平的变化，研究氟虫脲暴露对蜥蜴甲状腺-蜕皮过程的影响机制，发现尽管氟虫脲没有影响蜥蜴的蜕皮频率，但可提高蜥蜴甲状腺组织的活性和T3激素水平。氟虫脲暴露后雌性蜥蜴肝脏中trα, trβ, dio1, dio2 和 ttr 基因的表达量主要受T3负反馈调控，并且对增殖期的影响要大于休止期。.通过氟虫脲对不同生命阶段蜥蜴（幼龄期和成年期）的暴露，从激素水平来看，只有高浓度暴露组提高了蜥蜴血清中T3激素水平。从基因水平来看，低浓度氟虫脲暴露对幼龄蜥蜴肝脏中trα, dio1 和 ttr 基因的影响比成年蜥蜴更大，并且在幼龄蜥蜴的脑中，trα, trβ, dio1 和 dio2 基因对低浓度氟虫脲更敏感，说明低浓度氟虫脲对幼龄蜥蜴甲状腺系统的毒性更大。.通过经口和经土暴露实验发现，除虫脲比氟虫脲在蜥蜴体内的代谢速率快，并且氟虫脲对蜥蜴肝组织损伤更严重，可以造成肝细胞凋亡，并且使调控细胞凋亡的Ahr和Cyp1a基因显著上调。综上，除虫脲和氟虫脲两种BPUs都可以干扰蜥蜴甲状腺系统的正常生理功能，而在蜥蜴毒性评价过程中不同的暴露方式和蜥蜴不同生命阶段都是需要考虑的重要因素。