手性联苯菊酯对巨噬细胞的免疫毒性及对映体选择性研究
摘要： 随着对环境污染物造成的人类健康和环境安全问题的重视，研究者开始将注意力转向正在使用的农药对人类和动物引起的潜在毒性作用。拟除虫菊酯类杀虫剂因其高效、对哺乳动物低毒和易降解等特性已被广泛使用。本文主要对手性拟除虫菊酯对巨噬细胞的免疫毒性及对映体选择性研究进行了总结。
关键词：拟除虫菊酯、免疫毒性、雌激素、手性
拟除虫菊酯类杀虫剂是以天然除虫菊素为先导物合成的一类化合物。农业上用于防治害虫的就有二十几种，包括高效氟氯氰菊酯、溴氰菊酯和氯氰菊酯等。与有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类农药相比，拟除虫菊酯类农药的杀虫毒力提高了 10~100 倍[1]。由于其用量小以及对人畜较安全等特性，拟除虫菊酯类杀虫剂的使用量持续增加，近年来已占到杀虫剂总使用量的 18.4%，在全球杀虫剂市场中排名第二，其2011—2015 年的年均增长率达到11.6%[2]。人类和环境生物接触到此类农药的风险越来越大。[3-4]
我国是一个农业生产和使用大国，农药在人体和环境中广泛检出。其中约有40％为手性农药。[ 5]拟除虫菊酯是一种典型的手性农药。手性被定义为任何一个不能与其镜像完全重叠的几何构型或者点群，手性分子通常含有一个或多个手性中心，其中的碳、磷、氮等原子分别与不同的原子、基团或电子对相连，或者因其分子的立体结构，从而产生不对称性[6] 。从化学结构上看，拟除虫菊酯含有一个或多个手性中心，可形成一对或多对对映异构体，是一类典型的手性化合物。手性拟除虫菊酯在环境行为、生物转化以及急性毒性方面具有对映体选择性差异。研究表明，拟除虫菊酯、有机磷、有机氯、苯氧丙酸及咪唑啉酮类农药引起的非靶标毒性都呈现不同程度的对映体选择性。联苯菊酯（BF）作为一种手性拟除虫菊酯类农药，其对生物体造成的潜在毒性也呈现出明显的对映体选择性。目前对手性拟除虫菊酯类农药毒理学的研究主要集中在神经及内分泌干扰、发育和生殖毒性方面,而关于其免疫毒性的研究也越来越受到了关注 [7] 。然而手性联苯菊酯农药对巨噬细胞的免疫毒性及其对映体选择性相关研究仍存在许多不足，需要进一步的实验研究。
由于手性化合物拆分、对映体单体制备较困难等一些难题，导致手性农药的毒理学数据缺乏，因此该方向具有很大的研究空间。通过非手性分析得到的结果与实际生理效应并不相符，因此研究手性污染物的生态毒性在对映体水平上的差异成为了一个重要方面。目前，手性农药对动物及人类的各种潜在毒性，尤其是对内分泌系统、免疫系统、神经系统等毒性的对映体选择性已经引起越来越多国内外研究者的关注．研究表明，拟除虫菊酯类农药引起的非靶标毒性都呈现不同程度的对映体选择性。［8］由于核酸、糖类和蛋白质等组成生物体的生物大分子都具有手性结构，手性污染物在生物体内的吸收、代谢、转化及毒性作用都会呈明显的对映体选择性。从国内外多项研究中我们得知手性拟除虫菊酯在环境行为、生物转化以及急性毒性方面具有对映体选择性差异。
综上所述，有必要整体评估手性拟除虫菊酯的潜在健康影响。现将国内外学者对拟除虫菊酯的免疫毒性的研究作一综述。
- 免疫毒性
cis-BF对小鼠氧化应激系统和免疫系统的影响存在明显对映体差异。在体内实验中，在一定浓度1S-cis-BF 中暴露3周后，小鼠牌脏中主要免疫相关因子tnfalpha;、 il-la、 il-2、 il-4 基因表达量显著地增加，且与1R-cis-BF有对映选择性差异。在体外实验中，一定浓度的1S-cis-BF 能够导致RAW264.7细胞活力的降低，并引起NO合成量显著降低及诱导乳酸脱氢酶活力的显著上升，由此可见，cis-BF 对小鼠免疫系统的影响存在对映选择性差异，且1S-cis-BF比1R-cis-BF诱导的免疫毒性更大。同浓度的cis-BF及1S-cis-BF和1R-cis-BF暴露青春期小鼠2周、4周和6周后，发现1S-cis-BF诱导作用强于1R-cis-BF。此外，Sod1、 Cat、 Ho-1 等氧化应激相关基因在1S-cis-BF 处理组小鼠肝脏中的表达也显著高于1R-cis -BF处理组小鼠。这些明cis-BF在青春期小鼠氧化应激介导的免疫毒性中具有对映选择性差异[9]。
- 联苯菊酯对免疫细胞的毒性作用的对映体选择性
Basedovsky在1977年提出的神经．内分泌．免疫网络学说阐明了免疫系统、内分泌系统和神经系统之间的相互调节作用。[10]其中一个系统的毒理学效应往往可能引起其它系统的连锁效应。由于内分泌系统和免疫系统之间可以通过细胞因子和激素等发生复杂的相互作用，[11]作为内分泌干扰物的手性农药可能通过直接或间接的方式改变免疫系统正常的调控功能。目前对手性拟除虫菊酯引起的对映体选择性免疫毒性的研究仍然较少。Zhao等评估氟氯氰菊酯(lambda-cyhalothrin,LCT)和Z-顺式联苯菊酯(cis BF)对巨噬细胞的免疫毒性（RAW264.7）和人乳腺癌细胞系MCF-7的内分泌干扰活性分析细胞增殖、细胞活力、细胞凋亡和受体基因表达有显著差异在LCT或顺式BF的对映体之间具有雌激素潜能和免疫细胞毒性。这些效应的对映体选择性趋于一致，即 (-)-LCT或1-S-cis BF显示比对应项更活跃。这种一致性归因于免疫和内分泌系统相互作用，表明其他手性外来化合物也可以显示出定向的对映选择性在免疫毒性和内分泌毒性。[12]
- 联苯菊酯对细胞因子分泌的影响
细胞因子是由免疫细胞及其它细胞分泌的一类小分子蛋白质，包括IL、TNF、淋巴因子、干扰素、趋化因子等，能调控免疫反应、炎症反应、细胞凋亡、造血作用等多种过程，是评价外源化合物对免疫系统影响的重要方法。[13]拟除虫菊酯类农药及其代谢产物不但可能诱导细胞毒性，而且能够通过干扰与免疫细胞生长活性相关的TNFalpha;和IL等细胞因子的作用来影响免疫功能。
