辛硫磷代谢关键酶CYP450亚型鉴定、影响及代谢组学研究

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辛硫磷作为一种高效、广谱、低毒的有机磷杀虫剂,被广泛应用于动物养殖、农作物生产以及水产养殖中。辛硫磷对高等动物毒性较小,但对鱼类毒性较大。有研究报导,某些有机磷农药在生物体内进行生物转化后所形成的代谢产物毒性比原药毒性更强。辛硫磷对鱼类的毒性影响及在鱼类体内的残留代谢所引起的食品安全问题不容忽视。因此,本课题建立“Cocktail”探针药物法研究辛硫磷对鲫鱼CYP450不同亚型酶系代谢活性的影响,确定究竟辛硫磷对鲫鱼何种CYP450亚型酶产生代谢活性影响,为探明辛硫磷在鲫鱼体内的残留代谢途径及毒理评价打下基础;同时利用~1H-HMR法进行了辛硫磷在鲫鱼体内的代谢组学研究,为具体探明辛硫磷在鲫鱼体内的毒性机制以及对鲫鱼的毒性评价提供了有力的理论依据。同时为全面探索辛硫磷在鲫鱼体内的代谢途径打下了基础。1辛硫磷对鲫鱼CYP450酶不同亚型活性影响的体外实验研究本实验建立了能同时检测鲫鱼肝微粒体中咖啡因(CYP1A2)、甲苯磺丁脲(CYP2C9)、美托洛尔(CYP2D6)、奥美拉唑(CYP2C19)、氯唑沙宗(CYP2E1)、氨苯砜(CYP3A4)浓度的“cocktail”探针药物高效液相色谱方法。在所建立的色谱条件下,六种探针药物与内标物检测分离完全,且在各自的检测范围内线性关系良好,检测的灵敏度较高,精密度,准确度较高,稳定性较好,完全满足特异性探针药物的检测要求。同时,本实验采取鲫鱼肝微粒体体外孵育方法研究辛硫磷对鲫鱼CYP450亚型酶的影响。研究结果显示:六种CYP450同工酶CYP3A4、CYP1A2,CYP2D6,CYP2E1,CYP2C9和CYP2C19的IC50值分别为:6.096μmol/L、3.291μmol/L、12.25μmol/L、6.194μmol/L、7.427μmol/L、10.25μmol/L。结果表明:辛硫磷在体外实验中对鲫鱼肝微粒体CYP3A4、CYP1A2、CYP2E1和CYP2C9酶活性具有一定的抑制作用,而对CYP2D6和CYP2C19抑制作用较弱。2辛硫磷对鲫鱼CYP450酶不同亚型活性影响的体内实验研究本实验采用体内实验法探究了辛硫磷对鲫鱼何种CYP450亚型产生活性影响。研究结果显示:辛硫磷能够显著增加咖啡因在鲫鱼体内的半衰期t1/2(P<0.05),血药浓度与时间曲线下的面积AUC(P<0.01)以及平均驻留时间MRT(P<0.05)。的活性。辛硫磷能够显著降低甲苯磺丁脲在鲫鱼体内的清除率CL(P<0.05),AUC(P<0.01)以及MRT(P<0.05)。辛硫磷能够显著降低氨苯砜在鲫鱼体内的t1/2(P<0.05),AUC(P<0.05)以及MRT(P<0.01)。这说明辛硫磷同样能够抑制鲫鱼体内CYP1A2的活性,诱导鲫鱼体内的CYP2C9、CYP3A4的活性,对鲫鱼体内CYP2E1、CYP2D6、CYP2C19不具有明显的诱导或者抑制作用。3辛硫磷在鲫鱼体内代谢组学研究本实验成功建立了~1H-NMR代谢组学方法研究辛硫磷对鲫鱼的毒性影响及毒理机制研究。通过对辛硫磷组与空白组鲫鱼血清样品~1H-NMR谱图进行主成分分析(PCA)、偏最小二乘-判别分析(PLS-DA),正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA),结果发现:辛硫磷组与空白组血清样本之间存在显著的差异性代谢产物。其中与空白组鲫鱼血清对比,辛硫磷组血清中3-羟基丁酸酯,葡萄糖及苯丙氨酸含量显著升高,而谷氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、组氨酸等氨基酸,乳酸,不饱和脂肪酸,脂质,甘油磷酸胆碱,磷酸胆碱,胆碱,鸟嘌呤核苷,肌苷含量显著下降(P<0.05)。结果表明:辛硫磷能够改变鲫鱼体内的能量代谢和氨基酸代谢,干扰鲫鱼体内神经递质的传递以及诱导鲫鱼氧化应激等。同时,这些内源性代谢产物差异性变化可能与辛硫磷在鲫鱼体内发生的Ⅱ相代谢反应有关。
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