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编号:10260554
我国对拟除虫菊酯类农药神经毒理学研究概况
http://www.100md.com 《毒理学杂志》 1999年第4期
     作者:石年 李涛 刘毓谷

    单位:石年(同济医科大学公共卫生学院环境毒理学教研室 (武汉 430030));李涛(同济医科大学公共卫生学院环境毒理学教研室 (武汉 430030));刘毓谷(同济医科大学公共卫生学院环境毒理学教研室 (武汉 430030))

    关键词:

    卫生毒理学杂志000414 拟除虫菊酯(pyrethroid)类农药是我国常用农药,是70年代迅速发展起来的新型农药,具有选择性毒性、哺乳动物体内代谢和排泄迅速、环境中残留较少等特点,拟除虫菊酯为神经毒物,国内外学者对其神经毒性做了大量的工作[1~4]。我国非常重视对常用农药的毒作用研究,有关常用农药毒作用机理研究已列为国家自然科学基金“八五”期间重点项目和卫生部“九五”科技攻关项目。就国内(1988~1998)拟除虫菊酯农药对神经化学和神经生理学等方面,尤其是神经毒作用机理的研究概况作一综述。
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    1 神经生理学与神经行为

    童 英[5]在溴氰菊酯引起大鼠脑电变化方面的研究,发现脑电图呈现先兴奋后抑制的变化特征,而且染毒程度与脑电节律变化的速度,程度密切相关,采用大脑皮层贴敷及脑内核团微量注射方法,探查神经毒作用靶点。发现它的毒作用主要在中枢神经系统,对中枢神经系统多部位神经元皆有影响,大脑皮层最为显著。提示溴氰菊酯对脊髓前角神经元的影响是产生神经运动症状的原因。氰戊菊酯对大鼠脑电图影响的研究,也发现与溴氰菊酯的结果类似[6]

    李 丹等[7]选择平衡能力,昼夜自主活动,整体活动动态变化及学习记忆(T 型水迷宫实验)等指标,观察杀灭菊酯在亚急性染毒时对神经行为的影响,发现杀灭菊酯可引起实验动物的运动协调能力降低,其作用剂量低于一般毒理学毒性的作用剂量。

    2 对脑组织生物膜影响
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    2.1 对膜流动性影响

    唐促跃[8,9]用荧光偏振法研究了两型拟除虫菊酯对大鼠脑突触体膜和红细胞膜的影响,发现:含氰基的Ⅱ型拟除虫菊酯可降低膜表面负电荷密度及膜的流动性,增加脂双层极性头部的活动程度,不含氰基的Ⅰ型拟除虫菊酯能增加膜的流动性,但对脂双层极性头部的活动无明显影响,周哲等[10,11]利用1H和31PNMR,深入研究溴氰菊酯对膜流动性影响的机理,NMR技术可不破坏样品结构,也不象荧光方法那样因加入探剂而干扰测定体系,研究发现溴氰菊酯可增加多层脂质体中磷脂头部的运动及疏水尾的活动度,从而使磷脂膜的流动性升高,上述研究均表明拟除虫菊酯对生物膜流动性的影响可能与其改变多种膜结合蛋白的功能有关。

    2.2 对膜结合酶影响

    唐促跃[12]观察了7种拟除虫菊酯对大鼠脑突触体中几种ATPase活性影响,发现所测化合物均可明显抑制寡霉素敏感的Mg2+-ATPase活性,并呈一定的浓度-效应关系,未观察到Na+/K+-ATPase和寡霉素不敏感Mg2+-ATPase活性有明显改变,并认为拟除虫菊酯有可能干扰神经系统的能量代谢。
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    3 对神经递质的影响

    3.1 对5-羟色胺递质的影响

    在给予溴氰菊酯70 mg/kg经口染毒,发现苍白球和大脑皮层中5-羟色胺(5-HT)及其代谢产物5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)均降低,下丘脑中5-HIAA降低,而延脑和中缝核群的5-HT和5-HIAA无变化,提示溴氰菊酯作用部位可能在中枢神经[13]

    3.2 对脊髓中氨基酸递质的影响

    谢卓丘[14]利用氨基酸分析仪,观察溴氰菊酯对脊髓中氨基酸含量的影响,发现溴氰菊酯可引起大鼠脊髓中天门冬氨酸(Asp),谷氨酸(Glu)和α-氨基丁酸(GABA)含量显著增加,这与脊髓神经元的兴奋性改变和运动紊乱有关。随着中毒症状的发展,兴奋性氨基酸递质/抑制性氨基酸递质的比值不断增大,且与溴氰菊酯中毒时实验动物的兴奋性运动症状相符。在不同的中毒阶段,氨基酸含量变化不同,提示:Asp 含量的增加可能是溴氰菊酯中毒早期诊断较为敏感的指标。
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    3.3 对兴奋性氨基酸递质的影响

    牛玉杰[15]利用PT-HPLC测定不同脑区的Glu和Asp含量,结果发现溴氰菊酯和氯菊酯可以明显提高大鼠脑组织皮层,海马及小脑中Glu和Asp的含量,尼莫地平能有效地阻断溴氰菊酯和氯菊酯升高Glu和Asp的作用,L-硝基精氨酸能完全阻断溴氰菊酯的作用,但只能部分阻断氯菊酯的作用,提示Ca2+和NO在溴氰菊酯和氯菊酯升高Clu和Asp的机理中起着十分重要的作用,两种类型的拟除虫菊酯的作用机理存在着差异。

    3.4 对谷氨酸递质传递过程的影响

    赵西龙[16]利用标记的谷氨酸,研究拟除虫菊酯对大鼠脑突触小体谷氨酸摄取的影响,在所给剂量范围内,溴氰菊酯和氯菊酯可干扰脑组织高亲和性谷氨酸摄取机制的功能,其中以含氰基的溴氰菊酯作用较强,应用脑片放射性同位素标记羧基递质释放实验。体外观察拟除虫菊酯对大鼠额叶皮层兴奋性氨基酸释放过程的影响,发现4种拟除虫菊酯(溴氰菊酯、北京菊酯Ⅱ号,Ⅲ号和氯菊酯)对脑片静息态Glu基础释放无明显作用,溴氰菊酯可促进脑片在50 mmol/1 KCI去极化状态下Glu的释放[17]。作者提示拟除虫菊酯可能主要通过改变Na+通道活性而增加突触前神经末稍兴奋性氨基酸递质谷氨酸的释放,干扰递质突触传递过程。
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    4 对神经信号转导过程的影响

    4.1 对大鼠大脑皮层突触膜谷氨酸受体结合的影响

    越西龙[18]报道溴氰菊酯(1×10-8~1×10-4mol/1)剂量下,可明显增加突触膜与32H-谷氨酸的结合量,且有剂量效应关系,推测溴氰菊酯神经兴奋性毒作用可能与中枢谷氨酸递质系统紊乱有关。

    4.2 对大鼠脑神经元胞内游离钙的影响

    赵西龙[19]以Fura-2/AM为Ca2+荧光探剂,用AR-CM-MIC荧光显微阳离子测定系统,观察溴氰菊酯对单个神经元游离钙水平影响的动态变化,并分析其可能的作用机理,结果显示,神经元静息期胞内[Ca2+]i约为0.1μmol/1,给予溴氰菊酯(10 μmol/1)可使神经元胞内[Ca2+]i明显增高。胞内[Ca2+]i的升高是由胞外Ca2+内流引起,而与胞内Ca2+库释放无关。加入NMDA受体通道阻断剂AP5可明显降低溴氰菊酯引起的胞外Ca2+内流,而电压依赖性L-型Ca2+通道阻断剂Verapamil对溴氰菊酯升钙效应影响较小。提示溴氰菊酯主要通过影响神经元胞膜上兴奋性谷氨酸NMDA型受体,使该受体离子通道开放,胞外Ca2+大量内流,引起[Ca2+]i的增加。
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    殷若元[20]报道腈氯苯苯醚菊酯(Fen)和四甲菊酯(Tet)具有增高胞内游离钙浓度。Fen可通过胞内钙,特别是内质网的钙释放,胞外钙内流亦起一定的作用,而在Tet增钙作用中,外钙内流和内质网的钙释放所占比重相近。

    4.3 对NO信号系统影响

    赵西龙[21]利用NADPH-黄递酶组织化学染色法。观察溴氰菊酯对NOS在大鼠大脑特定脑区中分布的影响。结果显示,溴氰菊酯可使大鼠大脑皮层,海马和小脑等部位的NOS阳性神经元数目明显增多,呈染色阳性的单个阳性神经元活性增强,神经纤维染色加重,并且连接成网,牛玉杰[22]进一步用放射性同位素技术,研究溴氰菊酯和氯菊酯对大鼠大脑不同脑区的NOS活性的影响,发现溴氰菊酯和氯菊酯均明显地增强大脑皮层,海马和小脑中NOS活性,用NOS的抑制剂L-硝基精氨酸(L-NNA)和电压依赖性钙通道阻断剂尼莫地平(Nim),研究NOS诱导机制,结果发现均可抑制溴氰菊酯所致NOS活性的增加。提示溴氰菊酯的神经毒作用,可能是通过谷氨酸过量释放,诱发中枢神经系统NOS活性的升高有关。
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    4.4 对脑细胞肌醇磷脂代谢的影响

    殷若元等[23]采用HPLC,HPTLC及同位素示踪技术,观察拟除虫菊酯和马拉硫磷对脑细胞中肌醇磷酸酯代谢的影响,结果发现氰戊菊酯(Fen)和四甲菊酯(Tet)可使磷酯酰肌醇二磷酸(PIP2)降低,对PIP2的磷脂梅C呈明显的激活效应,Fen和Tet引起肌醇磷酸酯升高。认为拟除虫菊酯的兴奋性毒性与受体-磷酯酰肌醇毒性的变化密切相关。

    5 对神经细胞损伤机理

    5.1 对脂质过氧化水平的影响

    任春兰[24]报道氰戊菊酯对小鼠脑组织脂质过氧化及抗过氧化能力的影响,发现脑组织中丙二醛,氧化型谷胱甘肽含量显著增加,同时还原型谷胱甘肽含量下降、超氧化物岐化酶、谷胱甘肽过氧化物酶及过氧化氢酶的活性均有不同程度的下降,并呈一定的剂量-反应关系,提示氰戊菊酯可能是脂质过氧化的引发剂。
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    5.2 对神经细胞凋亡的诱发作用

    牛玉杰[25]报道溴氰菊酯对大鼠神经细胞凋亡的诱发作用,表现为分离的神经细胞DNA受到损伤,出现类似凋亡的形态学改变;用流式细胞仪检测。发现大鼠大脑皮层,海马和小脑等部位DNA片段化的细胞数明显增加。

    综上所述,国内近年来对拟除虫菊酯农药进行了大量的研究,发现拟除虫菊酯对神经系统毒作用是多环节的,包括:神经生理学,神经行为,脑组织生物膜,神经递质,神经信号转导及神经细胞损伤等方面。虽然已对拟除虫菊酯的神经毒作用有一定的认识,但是农药的神经毒作用机理是极其复杂的,上述研究并不能代表其全部机理,较明确的结论尚需进一步的深入研究。

    参考文献

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    10,周 哲,丛蓉娟,刘毓谷.等.溴氰菊酯对脂质体流动性的影响的质子核磁共振研究.卫生毒理学杂志,1991,5(2):75-79.

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    (收稿:1999-06-22), 百拇医药