猪与蚯蚓体内对恩诺沙星响应的CYP450酶亚型鉴定及其细胞内信号转导的分子机制对比研究

兽药残留的生态毒理学是一个新兴的研究领域。细胞色素P450酶系（CYP450）是畜禽和环境生物都具有的代谢药物的酶类，可将畜禽和环境生物的毒理特性联系起来。恩诺沙星是最常用的抗菌药物之一，大量的恩诺沙星残留随动物粪尿进入环境。恩诺沙星对畜禽CYP450酶系中的一些酶具有抑制作用，然而尚未见该药对环境生物CYP450影响的报道。蚯蚓是土壤生物中的主要类群，是土壤环境的重要指示生物。本项目拟在前期研究的基础上，采用最新的蛋白质组学技术，研究鉴定出猪和蚯蚓体内响应恩诺沙星的CYP450亚型酶类，并深入研究该药对CYP450产生影响的细胞内信号转导的分子机理，然后对上述猪和蚯蚓的研究结果结合相关资料进行对比分析。提出对影响畜禽CYP450的药物，通过对比蚯蚓与猪体内CYP450的作用异同来了解其生态毒理的研究方法，为进一步进行该药的生态风险评价奠定基础，并为类似药物的生态毒理研究提供方法学的参考。

环境中的兽药物残留是一类新型污染物,其生态毒理研究与环境影响评价已成为新的研究热点。恩诺沙星（Enrofloxacin,EF）是应用最广泛的代表性畜禽专用抗菌药物，大量的EF残留随动物粪尿进入环境。细胞色素P450酶系（CYP450）是畜禽和环境生物都具有的代谢药物的酶类，可将它们的毒理特性联系起来。本项目依照计划任务书，围绕EF对猪和蚯蚓CYP450的影响展开了一系列研究。主要研究结果如下：1）在常用剂量5 mg/kg体重下，EF对猪肝微粒体蛋白及微粒体CYP450蛋白含量无影响。2）常用剂量的EF对猪肝微粒体中的CYP3A4和CYP2E1酶的蛋白表达具有抑制作用，而对CYP1A2则具有诱导作用。3）EF对猪肝细胞蛋白差异表达的蛋白质组学研究的初步结果显示α-烯醇化酶，过氧化氢酶，脯氨酸4-羟化酶β亚基等蛋白质的表达出现上调，表明EF可促进肝脏对葡萄糖的代谢和能量的产生，使肝细胞产生氧化应激，并可能影响肝细胞的内质网应激反应等。4）建立了采用荧光检测高效液相色谱法测定蚯蚓体内EF残留量的检测方法。蚯蚓对土壤中的EF有吸收作用，但无富集效应。各组织器官中EF的分布从高到低排序为砂囊＞肠＞受精囊＞储精囊＞体壁。5）EF对蚯蚓的毒性较低，但高浓度的EF影响蚯蚓的生长繁殖与呼吸掘穴等活动。环境相关浓度的EF会增强土壤中镉的毒性。6）不同种类与年龄的蚯蚓体内各种P450亚酶的蛋白表达量有差异。EF对CYP1A2，2E1, 3A4的蛋白表达的影响为低浓度诱导，而高浓度诱导作用减弱甚至有抑制作用。对CYP2B6与2C9也具有诱导作用。7）从蚯蚓体内克隆出了一条编码P450的基因，GenBank序列号ID: KM881474。8）蛋白质组学研究结果初步显示，EF低浓度诱导蚯蚓机体蛋白表达，高浓度抑制蛋白表达。其差异表达蛋白的鉴定尚在进行中。9）蚯蚓体内CYP450基因mRNA的表达随着EF的浓度增加，呈现出低浓度诱导高浓度抑制的现象。10) 通过比较，猪与蚯蚓对EF响应的主要CYP450亚酶种类有一定的相似性，但作用特点有差异。CYP1A2在两者体内均被诱导，具有作为生物标志物的潜力。本项目为进一步了解EF对畜禽的毒性及其环境影响评价奠定了基础。同时，通过对比研究，有可能寻找到在食品动物与环境生物体内具有相似变化规律的生物标志物，这为兽药残留的的生态毒理研究提供了新的思路和方法。