新烟碱类农药对京津地区人群的神经毒性风险评价

Neonicotinoids pesticides are a class of insecticides most widely used in the world in recent years. The harm of their residues in the ecological environment to some non-target organisms such as bees has attracted the attention all over the world, whereas the impact on human health is still poorly understood. Based on field sampling and laboratory simulation, this project will assess the neurotoxicity risk of neonicotinoids pesticides to populations in Beijing and Tianjin areas. The neurotoxicity of neonicotinoids pesticides will be identified via epidemiologic studies and animal experiments. The thresholds of neurotoxicity to human will be determined using the physiologically based pharmacokinetic model. The potential exposure doses of neonicotinoids pesticides to populations in Beijing and Tianjin areas will be assessed by measuring the concentrations of the target compounds in food, air and soil and performing the calculations using the multi-pathway/multi-media exposure model. The risks of neonicotinoids pesticides to populations in Beijing and Tianjin areas will be characterized using the probabilistic method. The objectives of this project are to reveal the neurotoxic effects of various neonicotinoids pesticides to human and the related mechanisms, and to understand the neurotoxicity risk in the populations exposed to neonicotinoids pesticides in Beijing and Tianjin areas. This project is of great significance for further understanding the health risk of neonicotinoids pesticides residues in the environment, and it will provide scientific bases for the safe application and risk management of neonicotinoids pesticides.

新烟碱类农药是近年来全球应用最广泛的一类杀虫剂，它们在生态环境中的残留对一些非目标生物如蜜蜂的危害已引起世界各国的关注，但目前关于它们对人群健康的影响仍知之甚少。本项目拟结合野外采样测定和室内模拟实验，开展新烟碱类农药对京津地区人群的神经毒性风险评价。通过流行病学研究和动物实验，识别新烟碱类农药对人的神经毒性；利用基于生理的药代动力学模型，确定新烟碱类农药对人神经毒性的阈值；通过实测食品、大气和土壤样品中浓度，采用多途径多介质暴露模型评价新烟碱类农药对京津地区人群的潜在暴露剂量；采用概率法表征新烟碱类农药对京津地区人群的神经毒性风险。本项目研究目标是揭示不同新烟碱类农药对人的神经毒性效应及其作用机制，了解新烟碱类农药暴露对京津地区人群的神经毒性风险。本项目研究对进一步认识环境中新烟碱类农药残留的健康风险具有重要意义，为新烟碱类农药的安全应用与风险管理提供科学依据。

新烟碱类农药的大量使用，导致其在环境和生物样品中普遍残留，对人体健康造成威胁。本项目结合暴露实验、样品实测和模型模拟，研究了大鼠孕期暴露吡虫啉和啶虫脒对仔鼠神经发育的影响、新烟碱类农药对人神经母细胞瘤细胞SK-N-SH的毒性及其机制、大鼠噻虫嗪暴露的毒代动力学及其外推、京津地区人群对新烟碱类农药经口摄食暴露的健康风险、以及某高校学生体内新烟碱类农药的残留水平及其与外暴露剂量的关系。结果显示，孕鼠受高浓度吡虫啉（337 mg/kg，口服）和啶虫脒（50 mg/kg，注射）暴露可导致仔鼠学习记忆能力显著下降（P<0.05）。高暴露组海马组织中髓鞘明显减少，细胞核出现变形。信号转导系统、代谢系统、免疫系统、神经系统和小分子跨膜转运系统中的许多基因发生了显著变化，例如Chrna3、Chrnb4、Impg2、Neurod4和Mpz等基因的表达显著下降。1mM吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪和噻虫胺（暴露24h）均可使人神经母细胞瘤细胞SK-N-SH中的nAChRs α7的mRNA和蛋白表达量显著上升（P<0.05）。1mM吡虫啉和噻虫胺（暴露24h）还可使SK-N-SH中的乙酰胆碱酯酶活性显著下降、GSSG/GSH显著上升（P<0.05）。受1mM吡虫啉和噻虫胺暴露的SK-N-SH中MORC2基因在mRNA和蛋白质水平均发生下调，可作为吡虫啉和噻虫胺对细胞毒性的生物标记物。噻虫嗪在大鼠体内肝、子宫、肾和血液中的代谢很快，在肌肉和大脑中代谢较慢。噻虫嗪及其代谢产物主要通过尿液的形式排出。基于一定假设构建噻虫嗪生理毒代动力学模型，并用文献数据进行了验证，并外推至人。京津地区人群蔬菜、水果、蜂蜜和茶叶中均有新烟碱类农药残留，以吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪和噻虫胺为主。不同人群摄食蔬菜水果对新烟碱类农药的日均暴露量为132.2-271.4 ng/(kg·d)。某高校男生和女士尿液样品中新烟碱类农药浓度平均分别为6.642ng/mL和5.256ng/mL。人群对新烟碱类农药的日均暴露总量和尿液中新烟碱类农药的浓度之间非直线关系，可能与人体对不同新烟碱类农药的吸收和代谢程度不同有关。项目研究为新烟碱类农药的使用管理和环境风险评价提供依据和指导。