几种农药在动物模型中立体选择性降解及代谢组学研究

发布时间：2018-01-03 17:13

  本文关键词：几种农药在动物模型中立体选择性降解及代谢组学研究　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：农药的广泛使用对农作物增产增收发挥着重要作用,但同时也对人和动物等非靶标生物的健康构成严重威胁。在经常使用的农药中,有约30%的农药为手性农药,手性农药对映体在生物体内吸收、分布、降解以及毒性效应等方面往往存在明显差异。本论文以动物体内和体外模型为基础,研究内容主要包括以下三个方面：(1)苯霜灵、甲霜灵、己唑醇对映体在家兔和大鼠体外肝微粒体中的立体选择性降解及酶代反应动力学研究。(2)甲霜灵对映体在小鼠体内立体选择性吸收、分布、代谢、排泄及代谢物的分析鉴定。(3)从系统生物学的角度,利用代谢组学的研究手段对甲霜灵、精甲霜灵和硫丹的毒性效应进行评价。本研究为手性农药风险评估、保障人类健康提供了更加准确、全面的研究基础和科学依据。以肝微粒体体外代谢模型,建立了手性农药苯霜灵、甲霜灵、己唑醇在肝微粒体中的提取、净化、拆分以及定量分析方法。并且研究了苯霜灵、甲霜灵、己唑醇在肝微粒体中的立体选择性降解行为。结果表明苯霜灵在家兔和大鼠肝微粒中的降解都具有明显的立体选择性并且苯霜灵在这两种物种肝微粒中降解的立体选择性趋势正好相反。在家兔肝微粒体中,外消旋体苯霜灵及苯霜灵单体分别孵育时,降解速度都是尺-苯霜灵尽苯霜灵。在大鼠肝微粒体中,外消旋体苯霜灵及苯霜灵单体分别孵育时,降解速度都是R-苯霜灵S-苯霜灵。酶促反应动力学结果表明在家兔肝微粒体中,R-苯霜灵的最大反应速率(Vmax)和内在清除率(CLint)都大于S-苯霜灵；而在大鼠肝微粒中R-苯霜灵都小于S-苯霜灵。甲霜灵在家兔和大鼠肝微粒体中的降解也具有明显的立体选择性并且甲霜灵在这两种物种中立体选择性降解的趋势相同。在家兔和大鼠肝微粒体中,外消旋体甲霜灵和甲霜灵单体分别孵育时,降解速度都是尼甲霜灵S-甲霜灵。酶促反应动力学结果表明在这两种物种肝微粒体中,R-甲霜灵的最大反应速率(Vmax)和内在清除率(CLint)都小于S-甲霜灵。外消旋体己唑醇和己唑醇单体在大鼠肝微粒体中的降解具有明显的立体选择性并且在降解过程中己唑醇两对映体间存在竞争性相互抑制作用。外消旋己唑醇和己唑醇单体孵育时,降解速度都是(+)-己唑醇(-)-己唑醇。相互抑制实验结果表明己唑醇两对映体间存在竞争性相互抑制,IC50(+)/(-)为34.20 μmol/L而IC50(-)/(+)为 64.16μmol/L,即(+)-己唑醇对(-)-己唑醇的抑制作用更大。同时苯霜灵、甲霜灵、己唑醇在家兔和大鼠肝微粒体降解过程中都没有发生对映体间的相互转化。以小鼠为实验动物,采用灌胃给药方式,研究了甲霜灵对映体在小鼠体内立体选择性吸收、分布、代谢及排泄情况,同时对代谢产物进行分析测定。结果表明甲霜灵在小鼠体内的吸收、分布、代谢及排泄过程都具有明显的立体选择性,都是尺-甲霜灵的浓度大于S-甲霜灵的浓度。组织中甲霜灵的代谢速度为肺脏心脏肝脏,且尿液和粪便中甲霜灵的浓度高于组织和血浆样本。代谢物检测结果表明甲霜灵在小鼠体内主要通过羟基化、去甲基化和去二甲基化形成相对应的代谢产物。以小鼠为实验动物,采用灌胃给药四个不同剂量的甲霜灵和精甲霜灵,运用基于NMR和LC-MS/MS的代谢组学技术研究了甲霜灵和精甲霜灵对小鼠代谢轮廓及毒性效应的影响。结果表明甲霜灵和精甲霜灵都能造成小鼠肝细胞炎症和肝细胞坏死并且相同剂量的精甲霜灵造成的肝损伤程度大于同等剂量的甲霜灵。尿液代谢组学表明不同剂量的甲霜灵、精甲霜灵处理组同空白对照组在偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)上都能很好地分开,说明甲霜灵、精甲霜灵处理后都能引起小鼠体内自身代谢轮廓的变化。通过对尿液代谢物鉴定和统计分析表明甲霜灵作用后引起小鼠尿液中10种代谢物发生显著性变化,而精甲霜灵作用后引起尿液中19种代谢物发生显著性变化。表明甲霜灵、精甲霜灵在诱导小鼠内源性代谢物变化的数量和类别上具有明显的立体选择性。同时代谢轮廓表明甲霜灵、精甲霜灵作用后会引起小鼠体内甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢；三羧酸循环；丙酮酸代谢等6条代谢途径受到严重影响,进而影响小鼠体内的氨基酸代谢、能量代谢、脂质代谢和微生物代谢。血浆氨基酸的同位素内标精确定量分析结果表明甲霜灵、精甲霜灵作用后会引起血浆中氨基酸浓度的明显波动。同时色氨酸代谢轮廓精确定量分析表明甲霜灵、精甲霜灵作用后会引起血清素、吲哚-3-丙酸、色氨酸含量的升高；吲哚-3-乳酸、犬尿氨酸含量降低。并且作用剂量越高,引起代谢物相应的变化程度也越明显。甲霜灵、精甲霜灵在诱导小鼠血浆氨基酸和色氨酸代谢物变化的程度上具有明显的立体选择性。以小鼠为实验动物,采用灌胃给药三个不同剂量的硫丹,运用基于NMR和LC-MS/MS的代谢组学技术研究了硫丹对小鼠代谢轮廓及毒性效应的影响。结果表明硫丹作用后能引起小鼠体重明显减轻、血清生化指标的显著性变化、肝细胞炎症和肝细胞坏死。尿液代谢组学表明不同剂量的硫丹处理组同空白对照组在偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)上都能很好地分开,说明硫丹处理后引起小鼠体内自身代谢轮廓的变化。通过对尿液代谢物鉴定和统计分析表明硫丹作用后引起小鼠尿液中18种代谢物发生显著性变化。同时代谢轮廓表明硫丹作用后会引起小鼠体内三羧酸循环；丙酮酸代谢；糖酵解等7条代谢途径发生显著性变化,进而影响小鼠整体的能量代谢、氨基酸代谢、脂质代谢和微生物代谢。血浆氨基酸同位素内标精确定量分析结果表明硫丹作用后会引起血浆中氨基酸浓度的明显波动。同时色氨酸代谢轮廓精确定量分析表明硫丹作用后会引起色氨酸、吲哚-3-乙酸含量的降低和犬尿氨酸、吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乳酸含量的升高。同时随着硫丹作用剂量的升高,KYN/TRP比值逐渐增大。表明小鼠在受到硫丹作用后引发相应的炎症反应导致吲哚胺2,3-双加氧酶(1DO)酶含量升高,活性增大,色氨酸代谢成犬尿氨酸这一代谢途径得到加强。
[Abstract]:The extensive use of pesticides in crop production plays an important role in income, but also to human and animal health and other non target organisms pose a serious threat. Often used in pesticide, pesticide has about 30% as chiral pesticides, chiral pesticides distribution of enantiomers in vivo, degradation and toxicity, etc. there are obvious differences. This thesis is based on the animal model in vivo and in vitro, the main research contents include the following three aspects: (1) benalaxyl, metalaxyl, hexaconazole on stereoselective degradation enantiomers in rabbit and rat liver microsomes in vitro and the enzyme kinetics (2.) metalaxyl enantiomers in vivo stereo selective absorption, distribution, metabolism, excretion and identification of metabolites. (3) from the view of systems biology, metabonomics study by means of metalaxyl and Metalaxyl-M and endosulfan poisoning To evaluate the effect. The study of chiral pesticide risk assessment, protection of human health provides more accurate and comprehensive research and scientific basis. In vitro liver microsomal metabolism model, established the chiral pesticides benalaxyl, metalaxyl, hexaconazole in liver microsomes extraction, purification, separation and quantitative analysis method. And the study of benalaxyl, metalaxyl, stereoselective degradation of hexaconazole in liver microsomes. The results show that the degradation of benzene cream spirit in liver microsomes of rats and rabbits have obviously stereoselectivity and degradation of benalaxyl in the two species in the stereoselectivity of liver microsomes on the contrary trend. In the rabbit liver microsomes, racemic benalaxyl and benalaxyl monomer respectively during incubation, degradation speed is the ruler - benalaxyl as benalaxyl. In rat liver microsomes, racemic benalaxyl and benalaxyl monomer 鍒嗗埆瀛佃偛鏃，

本文编号：1374821