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背景与目的毒死蜱(CPF)是国内外应用最为广泛的有机磷农药(Organphosphorus Pesticides,OP s)品种之一,可经消化道、呼吸道和皮肤等多种途径进入体内。国内外学者通过构建生理毒物代谢动力学和毒效应学(physiologically based toxicokinetics and toxicodynamics, PBTK/T D)模型,预测机体内暴露剂量和毒效应水平。但是,以往研究多以单一暴露途径为主,往往不能客观的反映暴露于多种环境介质时生物受到的危害程度,因此,本研究通过构建CPF经口、经皮联合暴露的PBTK/TD模型,定量评估CPF非单一途径暴露时,其在动物体内的毒动学和毒效应学,探讨多途径暴露毒死蜱对机体的危害程度,为毒死蜱的多途径暴露风险评估提供参考。内容与方法(1)对成年雄性SD大鼠进行急性经口和经皮染毒实验。染毒途径分别是经口、皮下、经口+皮下,3组大鼠染毒剂量分别是50、50、50+50mg/kg。在染毒后0、1、2、4、6、8、12、24、48h共9个时间点,随机抽取部分大鼠,股动脉取血后颈椎脱臼处死,分离大脑皮质,测定血浆中CPF、3,5,6-三氯-2-吡啶(TCP)浓度,测定血浆和大脑皮质乙酰胆碱酯酶(AChE)活力；实验期间收集各组动物在12、24、,48h各时间点的累积尿液,测定尿液TCP含量。(2)对成年雄性SD大鼠进行重复经口、皮下联合染毒实验。染毒剂量分别为0、2.5+7.5、5+15mg/kg,连续染毒10天,停止染毒后继续观察4天,分别在染毒开始后的2、6、10、12、14天共5个时间点,随机处死部分大鼠,收集血液、累积尿液和大脑皮质样本,测定血浆CPF浓度、血浆和尿液TCP浓度、血浆和大脑皮质的AChE活性,探讨多途径暴露条件下,不同暴露剂量对机体内CPF毒动学和毒效学特征的影响。(3)PBTK/TD模型研究：收集毒死蜱的生理、生化参数,确定模型结构和模型运算公式、编写模型程序,应用ACSLX软件提供的"Optimization and Statistic s"菜单下的"Sensitivity Analysis Files"和"Parameter Estimation"模块进行参数的灵敏度分析和优化,利用本研究中重复染毒实验数据对优化后的模型进行验证,利用已构建的PBTK/TD模型,对大鼠经口和皮下联合暴露CPF的毒物代谢动力学和毒效应学进行不同剂量间的外推,预测大鼠经口和皮下暴露20+20、10+30.30+10 mg/kg的CPF后,血液CPF和TCP浓度变化以及血液和大脑AChE活性变化,实现经口、经皮暴露毒死蜱PBTK/TD模型的初步应用。结果(1)大鼠急性经口和经皮染毒CPF的毒动学和毒效学结果：经皮及经口染毒组,血浆CPF浓度均在2h最高,且48h内均可检测到。相同染毒剂量下,所有时间点经皮染毒大鼠的血浆CPF浓度均大于经口染毒组。大鼠经口、经皮联合染毒,血浆CPF浓度随时间先上升达到峰值后再下降。皮下染毒和经口染毒大鼠的血浆TCP浓度峰值分别出现在8h和4h。经皮染毒大鼠的血浆TCP浓度低于经口染毒组。经口、皮下联合染毒大鼠血浆TCP浓度峰值出现在6h。三组大鼠尿液TCP含量的峰值都出现在染毒后24h。经口染毒大鼠尿液总TCP排出量高于经皮染毒组。经皮染毒和经口染毒组大鼠血浆AChE活性分别在24h和8h降至最低,之后血浆AChE活性开始逐渐恢复。与经皮染毒大鼠相比,经口染毒组大鼠血浆AChE活性下降较快,但经皮染毒组的AChE活性抑制时间更长。对于经口、经皮联合染毒大鼠,其血浆AChE活性在12h降至最低。经皮染毒大鼠,大脑AChE活性在24h抑制最低,经口染毒组在8h,经皮染毒组大鼠大脑AChE活性抑制总体趋势低于经口染毒染毒组。经口和皮下联合染毒大鼠在24h大脑AChE活性降至最低。(2)大鼠重复经口、经皮联合染毒CPF的毒动学和毒效学结果：大鼠重复经口、经皮染毒CPF后,血浆CPF和TCP的浓度模拟曲线具有周期性(以24h为一周期),每个周期内先上升后下降,停止染毒后,第2天和第4天依然能够在血浆中检测到CPF和TCP。血浆和大脑中AChE活性变化同样具有周期性的先降低后升高。停止染毒后,血浆和大脑AChE活性开始恢复,但活性恢复速度缓慢。与大脑AChE活性被抑制情况相比,血浆AChE活性抑制要早于大脑。(3)经口、经皮联合暴露CPF的PBTK/TD模型研究：本研究所构建的经口、经皮联合暴露CPF的PBTK/TD模型,灵敏度分析结果显示,与暴露途径相关的吸收参数对血浆CPF浓度的影响较大,灵敏度较高,如：胃肠道和皮下吸收常数；血浆和大脑AChE活性对动力学相关参数反应灵敏,如：肝脏血流量、CPO肝脏和大脑血液分配系数、肝脏和血液代谢常数,而对AChE酶参数的中度灵敏,如：AChE酶的抑制速率常数。模型验证结果显示,模型总体能够较好地预测毒死蜱的毒动学和毒效学变化,对模型拟合结果与实验值进行相关性分析,二者的相关性在0.850-0.997之间,均具有统计学意义(p<0.05)。模型的外推：分别对大鼠经口、经皮联合染毒20+20、10+30、30+1Omg/kgCPF预测经口与经皮暴露剂量不同,毒死蜱对机体内的毒动学和毒效学的影响,.当染毒总量相同时,经口、经皮联合染毒后血液中CPF浓度大小与经皮染毒剂量水平呈现梯度对应,经口染毒剂量越大,血液和大脑AChE活性下降越快,且酶活性受抑制程度最大,同时其酶活性恢复速度也是最快的,经皮染毒剂量越大对大脑AChE活性持续抑制时间越长。结论(1)经口染毒相比经皮染毒,大鼠对CPF吸收更迅速,代谢更快；与经口染毒组相比,经皮染毒对大脑和血液AchE活性抑制时间延长,且活性恢复速度更慢,同时,单一途径经皮染毒时,脑组织CPF的代谢对大脑AChE活性影响更大。(2)多途径暴露CPF,毒性程度取决于经口和经皮暴露剂量,同时,血浆和大脑的乙酰胆碱酯酶活性抑制时间被延长。(3)本研究所构建的多途径暴露毒死蜱PBTK/TD模型不仅能够较好地对毒死蜱经口、经皮联合染毒后的毒物代谢动力学进行拟合,而且能够很好地描述血液和大脑AChE活性水平。该模型可用于通过检测血液和尿液生物标志物进行毒死蜱外暴露水平评估。