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烯啶虫胺是一种新烟碱杀虫剂,对哺乳动物低毒,因此在农业、水产养殖和家居生活等领域广泛应用。但最近毒理学研究表明新烟碱杀虫剂对非靶标生物产生毒性作用,对生态环境、哺乳动物乃至人类健康构成潜在危害。目前烯啶虫胺对于非靶标生物的毒性机制尚不清楚,未见烯啶虫胺对人细胞毒性的相关报道。采用人骨髓间充质干细胞(Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, hBMSCs)作为检测体系能够有效提高化学品安全性评价结果的准确性及与人体健康的相关性,并有利于提高测试效率和确定毒性机制。本研究的目的是利用体外hBMSCs培养方法,探讨烯啶虫胺的遗传毒性和作用机制,并确定早期遗传毒性生物标志物。烯啶虫胺以0-2500 μg/mL暴露hBMSCs,采用水溶性甲瓒法检测细胞存活率,结果表明细胞存活率和增殖没有显著的抑制作用。用体外微核实验检测烯啶虫胺对hBMSCs的DNA损伤,用Annexin-FITC法检测烯啶虫胺对hBMSCs的细胞凋亡,结果显示烯啶虫胺暴露导致细胞微核率和核芽升高,具有剂量-效应关系。烯啶虫胺浓度大于125 μg/mL时细胞微核率显著高于阴性对照组,该浓度低于产生凋亡小体的浓度,从而排除凋亡小体对微核计数的干扰。阐明烯啶虫胺对hBMSCs造成DNA损伤作用,具有潜在的遗传毒性。通过活性氧、总抗氧化能力和超氧岐化酶检测烯啶虫胺对hBMSCs氧化应激水平,发现暴露浓度大于250 μg/mL时活性氧含量显著增加,总抗氧化能力下降,超氧岐化酶活力异常。此外,通过碱性磷酸酶测定和茜素红染色评估烯啶虫胺对hBMSCs诱导成骨分化能力,结果表明碱性磷酸酶活性显著下降并且茜素红对钙化结节染色下降,烯啶虫胺暴露对hBMSCs成骨分化产生抑制作用。进一步,利用荧光定量PCR方法检测烯啶虫胺对hBMSCs DNA损伤应答通路基因表达变化,结果发现ATM、ATR、 p53、p21、Gadd45a、H2AX和Bax基因发生差异表达。综上,本研究发现烯啶虫胺对人骨髓间充质干细胞具有遗传毒性损伤,DNA损伤应答通路上的ATM和p53基因对DNA损伤进行调控。DNA损伤使细胞内活性氧升高,总抗氧化能力下降,导致细胞氧化还原体系失衡,影响细胞成骨分化。研究结果提示hBMSCs模型是一种良好的遗传毒性动物实验替代方法,利用早期生物标志物,有助于预测和评估外源化学物对于人体的潜在危害。