喹啞啉类兽药主要代谢物的细胞毒性及分子机理分析

三聚氰胺事件使我国食品安全的可信任度降到冰点，食品中是否还存在毒性物质，这些物质毒性究竟如何已成为当前毒理学研究的首要问题。喹啞啉类兽药是我国使用量最大的一类抗菌促生长剂，该类药物在动物体内迅速转化为代谢产物，代谢物作为残留物质可能随动物性食品进入人体。然而，目前这些代谢物的毒性研究却几乎为零，开展这些代谢物的安全评价对保障人类食品安全显得十分必要和紧迫。本项目在前期研究基础上，以该类兽药主要代谢物MQCA为研究对象，通过检测肝细胞毒性标志性酶、兴奋性、DNA损伤以及细胞凋亡去分析MQCA的毒性效应关系；采用差异显示PCR技术寻找药物诱导的差异表达基因，用RT-PCR、siRNA等技术分析差异基因在毒性作用中的功能，从而阐明MQCA的肝细胞毒性机理进而阐释喹啞啉类药物残留的毒性及其机理。这将为正确评价喹啞啉类兽药及其残留的安全性提供依据，为动物性食品安全提供风险评价和危害的早期预报信息。

喹烯酮等喹噁啉类兽药（Quinoxalined-N-oxides）在全世界已经使用了三十余年，然而喹烯酮等喹噁啉类兽药的毒理学研究并不充分，毒性机制更不清楚，尤其是喹噁啉类兽药及其动物体内可能存在的代谢物对人的安全性仍不明确。本研究以喹烯酮及其主要代谢物脱二氧喹烯酮（1,4-bisdesoxyquinocetone）、3-甲基-喹噁啉-2-羧酸（MQCA）为主要研究对象，研究其对人源肝细胞的细胞毒性、氧化毒性及其分子机理。结果发现喹烯酮除了具有较大的细胞毒性外还能诱导细胞产生微核和DNA遗传物质的损伤，能诱导细胞凋亡；代谢物脱二氧喹烯酮、3-甲基-喹噁啉-2-羧酸的细胞毒性和对遗传物质的影响虽较喹烯酮明显降低，但能引起Chang Liver 和 L-02细胞的细胞周期改变，表现为S期阻滞，暗示两代谢物可能在喹烯酮毒性中扮演重要角色。此外，喹烯酮等类似物在细胞体内的代谢研究还佐证了喹烯酮细胞毒性的分子结构基团可能为α, β-不饱和酮，进一步的细胞氧化毒性研究表明喹烯酮具有明显的氧化毒性，说明其1位氧原子在毒性效应中的重要地位。随后的分子生物学机理研究证实ENO1、AKR1C1、P4HB等与细胞氧化还原平衡相关的基因在喹烯酮的诱导下表达量发生变化，说明其氧化毒性是喹烯酮的主要毒性根源，而HSP90等基因的表达升高，说明人源肝细胞在受到喹烯酮的攻击时同时启动相应保护机制。总之，本研究经过喹烯酮及其代谢物对不同细胞的毒性、在细胞内的代谢、诱导细胞差异表达首次提出了喹烯酮的毒性分子结构基团，首次发现了ENO1、AKR1C1、HSP90等差异表达基因在毒性分子机理中可能扮演的作用，基本阐释了喹烯酮及其代谢物的毒性及其机理，为更深入的认识喹噁啉类兽药，了解其毒性本质，辨明喹噁啉类兽药的毒性与药效，更合理、安全的开发和使用喹噁啉类兽药提供了理论基础和新思路。同时，已发表科研论文2篇，待发表2篇，培养研究生2名，利用本青年基金项目还促进和提高了项目主持人的科研水平和创新能力。