农药氟咯草酮睾丸毒性及机制

Fluorochloridone is a ketopyrrolidine widely used in the world and it is believed that more and more people will have chance to be potentially exposed to this chemical. European Food Safety Authority (EFSA) and European Commission Health & Consumers Directorate-general (ECHCD) considered this chemical as a potential endocrine disruptor for its male reproductive toxicity. However，there is still not enough data to confirm this conclusion, just like these two institutes indicated. The target organs of Fluorochloridone are the testis and epididymides in male rats, but what are the toxicity pathways and toxicity threshold? Based on the overall and local regulation of male reproductive system, this proposal will investigate the potential pathways of male reproductive toxicity and threshold valuse induced by fluorochloridone in three aspects, i.e, spermatogenic cells apoptosis, sertoli cells structure and function, and the hypothalamic-pituitary- testicular-axis (HPTA). Besides, the toxickenetics among exposed workers will be specifically studied to compare with that in rats. Consequently, we can predict its potential toxicity on human and ecological system and provide scientific evidence for pesticide management.

氟咯草酮是一种广泛应用的吡咯烷酮类除草剂，人群接触机会越来越多。它具有睾丸毒性，已被欧盟食品安全局和欧盟健康与消费品理事会将其归为可能的环境内分泌干扰物。本课题拟应用GS-MS方法通过人体生物材料结合动物靶组织明确其代谢动力学过程，从雄性生殖系统的局部和整体调控出发，借助整体动物实验和离体Sertoli-Germ细胞原代共培养体系，对睾丸生精细胞凋亡、支持细胞的正常结构和功能、下丘脑-垂体-睾丸轴三个角度以及氧化应激通路上探究氟咯草酮雄性生殖毒性及其阈值和可能的毒性通路。结合职业人群接触水平调查以及排泄特征研究，为健康风险预测及后续研究提供方向。生物材料中氟咯草酮及其代谢产物的检测方法建立，为人群接触评估提供科学基础。睾丸毒性阈值及其作用机制数据，为国家的农药科学管理提供数据。

氟咯草酮是一种广泛应用的吡咯烷酮类除草剂，除安全性评价资料外，目前对其毒作用的特征还关注不够，尽管欧盟食品安全局（EFSA）和欧盟健康与消费品理事会公布其为可能的环境内分泌干扰物。项目在自然科学基金支持下，开展了系列研究。大鼠28天和90天经口染毒试验显示， 3mg/kg/天剂量水平下，睾丸的病理结构改变虽不明显，但仍出现功能异常，其他脏器的影响也同样存在。提示EFSA报告中的ADI、AOEL及ARfD值需要重新评估。氟咯草酮在大鼠体内吸收快、分布广泛，药时曲线下面积与剂量拟合呈线性动力学关系，能通过血脑屏障和血睾屏障，在体内消除较慢，原型药物经尿排泄量较小。其生物转化活性位点主要集中在吡咯环上，较低极性代谢物在多个组织中在2-4h达到峰值，主要集中分布在大脑和脂肪2个亲脂性的组织中。经过多次代谢-分布-再代谢过程后的高极性代谢物较晚或较慢进入附睾、睾丸、心脏和肌肉等其他组织，其峰值在24h左右。氟咯草酮诱导代谢扰动，尿分析显示氨基酸、谷胱甘肽、核苷酸嘧啶、维生素、糖和类固醇激素的合成受影响，肝脏还见花生四烯酸和丙酮酸代谢改变。这些异常的代谢物和代谢通路与大鼠90天实验发现的结论一致，氟咯草酮可能影响大鼠脂质代谢与血糖水平，可能引起雄性大鼠睾酮水平升高以及内分泌干扰作用。氟咯草酮体外染毒可致Sertoli细胞活力下降，主要通过诱导胞内ROS水平上升，其攻击内质网升高胞内钙离子水平并激活ERK1/2，最终导致细胞凋亡。生精细胞-支持细胞共培养的体外试验显示，氟咯草酮染毒会降低细胞活力，使生精细胞脱落比率升高，并可显著提高细胞凋亡率，其中MAPK通路和NFκB通路起到了重要作用。上述结果，为氟咯草酮安全性评价及睾丸毒作用机制理解供了新的数据，为国家的农药科学管理提供了决策依据。该自然科学基金项目支持为培养研究生科研能力提供了保证，6位研究生完成了学位论文。当然，氟咯草酮对睾丸高亲和力和特别敏感性以及发生毒作用机制通路等，还需进一步研究来解答。