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[目的]
磺草酮是一种抑制植物中4-羟苯丙酮酸酯二氧酶(HPPD)的新型三酮类除草剂,广泛应用于大小麦、玉米等作物田的防除杂草。HPPD也存在于哺乳动物,参与体内酪氨酸的分解代谢。虽然磺草酮的亚慢性和慢性毒性试验结果为低毒,但随着该药的推广使用过程中在土壤中的残留一部分被植物吸收积累后,通过食物链不断传递、累积,转移到人体:另一部分则随地表径流和地下渗水,污染水域。因此,磺草酮作为HPPD的抑制剂对人体健康存在着潜在威胁以及对生态环境的污染势必引起人们关注。
生物体内的酪氨酸可通过两条途径影响糖代谢。其一,酪氨酸经酪氨酸转氨酶催化生成4-羟苯基丙酮酸(HPPA),进一步脱羧形成尿黑酸(HGA),后者分解为乙酰乙酸辅酶A和延胡索酸,进入三羧酸循环。其二,酪氨酸经酪氨酸羟化酶催化生成3,4二羟苯丙氨酸(DOPA),经多巴脱羧酶催化生成多巴胺。多巴胺在多巴胺β-羟化酶(DBH)催化下使碳原子羟化,生成去甲肾上腺素,而后甲基化生成肾上腺素。HPPD能够将HPPA加氧转化为HGA。由于磺草酮抑制了HPPD,使HPPA转化为HGA的过程受阻。由此可见,磺草酮主要影响了酪氨酸第一条代谢途径,即磺草酮的毒性通路。
目前在国内尚未见对磺草酮毒理学的报道,国外的相关研究亦甚少。虽然HPPD是磺草酮作用靶点,其活性强弱直接反映磺草酮的抑制作用大小。对该酶检测方法,国外采用组织中活性氧消耗法间接定量测定其活性,但该方法难于准确定量,操作繁琐。依据实验室条件,本研究采用血中酪氨酸的指标反映磺草酮对HPPD的抑制作用,目的在于:1,通过大鼠染毒试验,采用血中酪氨酸指标的变化反映磺草酮对大鼠HPPD的抑制作用,试图发现反映磺草酮在机体内生物学效应的敏感性指标,为进行磺草酮接触人群的流行病学调查观察指标的选择提供实验依据。同时观察血糖指标的变化发现是否因为酪氨酸水平的改变而影响大鼠的糖代谢。2,磺草酮在土壤中残留水平直接影响其在农产品中的蓄积程度,与人体暴露量密切相关。目前国内外还没有磺草酮的土壤农残标准。因此,通过调查土壤中磺草酮的残留水平为制定该标准提供科学依据;同时补充了土壤农残监测数据库,为科研工作提供信息资源。
[方法]
1.大鼠染毒实验根据磺草酮两年大鼠慢性毒性试验最大无作用剂量(NOAEL)结果推算的人每日容许摄入量(ADI)0.005mg·kg-1设为低剂量组;染毒预实验的低剂量设为高剂量组。中剂量组按10倍间距设定,即对照组:0.0mg·kg-1;低剂量组:0.005mg·kg-1;中剂量组:0.05mg·kg-1;高剂量组:0.5mg·kg-1。每组大鼠数量28只,雌、雄各半。灌胃法给予大鼠28天染毒试验。分别于染毒时间第0、7、14、21、28天对各组大鼠进行采血,并在第28天每组各处死雌、雄一半大鼠,剩余大鼠停止给药,继续观察,在第35、42天采血,检测不同时间和剂量染毒以及停药后大鼠血中酪氨酸、磺草酮和血糖指标。采用高效液相法检测大鼠血中酪氨酸、磺草酮以及血糖检测仪测定血糖。大鼠处死后取肝、肾、肾上腺等脏器病理观察,同时计算脏体比。
2.土壤残留调查调查使用磺草酮的浙江省内8个地区,按国标农产品安全质量无公害蔬菜产地环境要求(GB/T18407.1-2001)中采样原则采集耕层土壤,深度0-20cm,多点混合(5个点)为1份土壤样品。共采集120份土样,同时采集种作物(玉米)10份。建立测定土壤中磺草酮高效液相法,包括样品前处理、色谱条件选择、线性范围与回归方程、方法的回收率、精密度及检出限。样品的提取、净化、测定,得出土壤及玉米中磺草酮残留水平。
[结果]
1.染毒实验
1.1不同染毒时间的中、高剂量组大鼠血中酪氨酸水平均高于对照组且具有统计学意义;同时酪氨酸均值随着低、中、高剂量组依次增加亦具有统计学意义。中、高剂量组大鼠血中酪氨酸浓度,前21天随着染毒时间延长而增加,此后保持平稳,第42天的测定值(停药第14天)显示,酪氨酸浓度开始下降,但仍高于对照组。
1.2低剂量组和对照组相同,大鼠血中磺草酮水平均低于测定方法的检出限。中、高剂量组大鼠血中则能检测到磺草酮,且其水平随剂量增加而增高并具有统计学意义。中、高剂量组大鼠血中磺草酮浓度,随着染毒时间延长而增加,而停药后明显下降。
1.3大鼠血糖水平在个别剂量组与对照组、剂量组之间存在统计学差异,但数值变化均在正常值范围,也没有显示出各剂量组大鼠血糖水平随着染毒时间的长短而表现出有规律的变化。
1.4染毒第7天至28天的中、高剂量组大鼠血中酪氨酸水平随着磺草酮增加而增高,呈现出一定的剂量-效应关系,磺草酮与酪氨酸之间存在着正相关关系并具有统计意义(P<0.01)。雌性大鼠比雄性大鼠相关性更强。
1.5在性别上,雌、雄大鼠血中酪氨酸、磺草酮和血糖的变化走势没有表现出统计学差异。
1.6雌、雄各剂量组与对照组比较,大鼠肝、肾、肾上腺等脏体比和病理变化没有明显差异。
2.磺草酮残留水平2.1浙江省土壤中磺草酮残留水平为0.31±0.17mg·kg-1。
2.2衢州、东阳两地玉米中磺草酮残留水平为0.06±0.02mg·kg-1。
[结论]
1.血中酪氨酸可以作为磺草酮引起机体生物学效应的敏感性指标,用于磺草酮接触人群的流行病学调查和亚慢性实验终点观察指标。
2.在实验期间所给的各剂量磺草酮没有引起大鼠血糖水平异常;低剂量磺草酮(0.005mg·kg-1)不会影响大鼠酪氨酸的正常水平。
3.酪氨酸、磺草酮的水平在雌、雄大鼠体内没有表现出明显差异。
4.浙江省土壤中磺草酮残留水平为0.31±0.17mg·kg-1。
5.衢州、东阳两地玉米中磺草酮残留水平为0.06±0.02mg·kg-1。