神经抑制类农药对斑马鱼胆碱能受体的影响

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有机磷类农药、氨基甲酸酯类农药以及拟除虫菊酯类农药,都因其高效、低毒、低残留的特点而广泛应用于农业、林业和卫生等行业。这三类农药都能影响动物神经系统的传导,进而产生相应的神经毒性作用,因此可以统称为神经抑制类农药。目前许多研究发现,有机磷农药主要是通过抑制乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)活性而发挥毒性作用的,此外有机磷农药还可能直接抑制毒蕈碱型乙酰胆碱受体(Muscarinic acetylcholinereceptor, mAChR)和烟碱型乙酰胆碱受体(Nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)的活性;氨基甲酸酯类农药具有与有机磷类农药类似的抑制作用,也是主要抑制AChE的活性;拟除虫菊酯类农药则主要是通过抑制动物神经细胞膜上的Na+通道,使神经系统的传导失常,从而产生神经毒害作用。斑马鱼(Danio rerio)具有个体小、繁殖力强、易操作、对毒物反应敏感等特点,是研究脊椎动物毒性作用的理想生物模型。本文选用了有机磷类农药马拉硫磷、氨基甲酸酯类农药灭多威以及拟除虫菊酯类农药溴氰菊酯作为实验药物,以斑马鱼成体为受试生物,根据三种农药对斑马鱼的24h半数死亡浓度(24h-LC50),设定0.5TU、1TU和2TU三个浓度组,测定不同农药不同浓度下,mAChR和nAChR的活性随时间的变化趋势,以分析斑马鱼体内这两种受体活性的变化规律。为进一步探讨神经抑制类农药对胆碱能系统的作用机制和胆碱能受体活性的影响提供数据支持。研究结果表明:1.24h急性毒性实验表明:马拉硫磷、灭多威和溴氰菊酯对斑马鱼的24h-LC50分别9.48μg/L、2299.23μg/L、5.32μg/L,马拉硫磷和溴氰菊酯对于斑马鱼属于剧毒性毒物,而灭多威属于中等毒性毒物。斑马鱼的死亡率与这三种农药的浓度均呈正相关,具有较高的相关系数,且具有明显的剂效关系。在行为上,斑马鱼在受到不同药物的刺激时,均会表现出明显的行为变化,这是斑马鱼对毒物环境的调整和适应。2.马拉硫磷、灭多威和溴氰菊酯对斑马鱼的毒蕈碱型乙酰胆碱受体有明显地抑制效果。其中,灭多威对mAChR的抑制作用最大;而差异性实验表明,在低浓度(0.5TU)下,溴氰菊酯的抑制作用最显著。随着暴露时间的增加,各浓度组的mAChR活性均出现降低的现象,且基本上符合随着暴露浓度的增加,抑制效果越明显的趋势。在暴露过程中,有时会出现活性回升的现象,可能与斑马鱼对毒物环境的适应有关。3.马拉硫磷、灭多威和溴氰菊酯对斑马鱼的烟碱型乙酰胆碱受体存在一定的抑制作用,但总体来说,抑制效果不如对mAChR明显。溴氰菊酯对nAChR活性的抑制效果最明显,达到39.88%。而差异性分析表明,仅马拉硫磷在0.5TU浓度下存在显著性地抑制效果。nAChR的活性随暴露时间的延长而降低的现象并不明显,大部分浓度下,在暴露前期就存在抑制效果,且一直保持在一定的范围内,说明农药对nAChR活性的影响有一定的限制作用。在某些时间也会出现nAChR活性恢复的现象,可能与斑马鱼对农药代谢的适应有关。4. mAChR和nAChR的活性随时间的变化趋势与生物逐级行为模型(Stepwise stressmodel, SSM)有一定的相似性。多数暴露组浓度存在暴露前期活性增强,之后活性降低的现象;而且出现活性降低过程中活性回复的阶段。综上所述,三种农药对mAChR和nAChR均存在一定的抑制作用,其中对mAChR活性的抑制效果明显,这可能与农药的制度机制有关。在低药物浓度下,mAChR的活性对溴氰菊酯较为敏感,而nAChR的活性对马拉硫磷较为敏感。总体而言,胆碱能受体的抑制作用与农药的暴露浓度和暴露时间均存在正相关。在一定时间存在活性恢复的现象,这应该与斑马鱼对药物的适应有关。
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