華欣，陳海波，李杰，向明燈，王亞娥,#，于云江,*

1. 蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，蘭州 730070 2. 生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣州 510535 3. 國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510535

秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)，以下簡稱為秀麗線蟲，一般是雌雄同體，常以大腸桿菌為食。秀麗線蟲是一種生活在土壤中的無脊椎動物，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。因其體積小(體長約1 mm)、通體透明、易于保存與培養(yǎng)、繁殖速度快、完整的基因組已知和對毒物的敏感性高等優(yōu)勢，在環(huán)境毒理學(xué)得到廣泛應(yīng)用[1]。秀麗線蟲作為一種良好的模式生物，多種指標(biāo)體系已經(jīng)被廣泛用于評價(jià)環(huán)境污染物毒性效應(yīng)及其機(jī)制。秀麗線蟲的暴露方式主要有水、土和瓊脂暴露3種方式，毒性評價(jià)指標(biāo)主要集中在致死率、生長發(fā)育、運(yùn)動行為、繁殖、活性氧自由基(ROS)水平、細(xì)胞凋亡水平、相關(guān)基因表達(dá)量和相關(guān)蛋白水平等[2-3]。

本文總結(jié)農(nóng)藥對秀麗線蟲毒性效應(yīng)與其作用機(jī)制，為相關(guān)的環(huán)境管理政策的制定提供毒理學(xué)參考及支持。

1 農(nóng)藥的環(huán)境賦存及毒性效應(yīng)(Occurrence and toxicity of pesticides)

農(nóng)藥，指為促進(jìn)農(nóng)作物健康生長，用于防治有害生物以及調(diào)節(jié)植物生長、去除雜草等一類藥劑的總稱。根據(jù)其防治對象，分為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑和殺鼠劑等[4]。目前，國內(nèi)外對于農(nóng)藥的研究主要側(cè)重于殺蟲劑，例如有機(jī)磷類、有機(jī)氯類、擬除蟲菊酯類和氨基甲酸酯等[5]。農(nóng)藥因其減少病蟲害和提高農(nóng)作物產(chǎn)量等特點(diǎn)而被廣泛使用，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。但多數(shù)農(nóng)藥具有高殘留、劇毒、易遷移和難降解的特性，在生產(chǎn)與使用過程中會通過揮發(fā)、沉降等過程進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)中。有研究表明，農(nóng)藥在大氣、水體和土壤中均被檢測到，說明農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境造成污染[6]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在不同的環(huán)境介質(zhì)中，農(nóng)藥殘留濃度有一定差異。例如，在大氣介質(zhì)中檢測到滅菌丹、毒死蜱和二甲戊靈，濃度范圍在7 pg·m-3～407.79 ng·m-3之間[7]。而在珠江三角洲地區(qū)的農(nóng)用地中，97.85%的土壤中均檢測到有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)，平均殘留濃度為20.67 μg·kg-1[8]。Deknock等[9]對淡水環(huán)境中的農(nóng)藥分布進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)硫線磷、丁草胺和二甲戊靈的濃度分別高達(dá)0.081、2.006、0.557 μg·L-1。

農(nóng)藥因具有親脂性、生物累積性和生物富集性等特征，容易通過食物鏈傳遞進(jìn)入生物體。連子如等[10]在青島市近海的魚類、軟體類和蝦類等生物體內(nèi)檢測到了不同濃度的有機(jī)氯農(nóng)藥，平均含量為1 044.25 ng·g-1。農(nóng)藥對生物酶和免疫系統(tǒng)造成損傷，并造成遺傳毒性、神經(jīng)毒性、生殖和發(fā)育毒性[11]。最終富集于人體，對人體健康產(chǎn)生不利的影響[12-13]。研究表明，農(nóng)藥具有致癌性和細(xì)胞毒性，與人類的很多疾病有關(guān)，如帕金森病、非霍奇金病、糖尿病、內(nèi)分泌干擾、神經(jīng)失調(diào)、免疫和呼吸抑制[5，14-15]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者將秀麗線蟲用于農(nóng)藥的毒理學(xué)研究，如久效磷(monocrotophos)[16-18]、樂果(dimethoate)[19]、敵敵畏(dichlorvos)[20-22]、毒死蜱(chlorpyrifos)[23-24]、草甘膦(glyphosate)[2,25-26]、馬拉硫磷(malathion)[27-29]和氯氰菊酯(cypermethrin)[20,30-31]等。

2 農(nóng)藥對秀麗線蟲的衰老性影響的研究(Ageing effect of pesticides in C. elegans)

衰老和死亡是生物體正常的生理活動，但污染物的暴露會加速生物體的衰老和死亡過程。秀麗線蟲從卵到成蟲的時(shí)間只有3 d，且秀麗線蟲的壽命僅有2～3周，因此選用秀麗線蟲為模式生物研究農(nóng)藥對生物體的衰老和致死性的影響。表1梳理并總結(jié)了不同農(nóng)藥對秀麗線蟲的壽命和致死率的影響。

2.1 秀麗線蟲的農(nóng)藥暴露時(shí)期的比較

環(huán)境污染物的暴露途徑一般包括皮膚接觸、呼吸道攝入和攝食3種，因秀麗線蟲沒有呼吸系統(tǒng)，則主要以與毒物表面接觸和攝食進(jìn)行暴露。目前，關(guān)于農(nóng)藥對秀麗線蟲的衰老和致死性影響的研究，國內(nèi)外學(xué)者選取了不同時(shí)期的幼蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如L1期-幼蟲、L3期-幼蟲、L4期-幼蟲或年輕成蟲[39-40]。農(nóng)藥因其毒性大小的不同，對秀麗線蟲的暴露時(shí)間和濃度都不相同。常用暴露時(shí)間有4、6、12、24、36、48和72 h，而對于毒性較強(qiáng)的農(nóng)藥常以急性暴露來評價(jià)[19,36,38,41]。例如，將敵敵畏暴露液與秀麗線蟲置于96孔板染毒24 h，觀察秀麗線蟲在2、4、12和24 h的死亡情況[22]。王云彪等[26]將野生型秀麗線蟲在草甘膦染毒液中暴露24 h，觀察其毒性效應(yīng)。此外，秀麗線蟲在0.1、1和10 μmol·L-1的硫丹中分別暴露6、12和24 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)秀麗線蟲的壽命相應(yīng)縮短[32]。

表1 農(nóng)藥對秀麗線蟲的衰老性影響Table 1 The ageing effect of pesticides in C. elegans

注：LC50表示半數(shù)致死濃度，LT50表示半數(shù)致死時(shí)間。

Note: LC50stands for median lethal concentration; LT50stands for median lethal time.

2.2 農(nóng)藥對秀麗線蟲致死性的影響

秀麗線蟲致死性的評價(jià)指標(biāo)已較為成熟，常用致死率進(jìn)行評價(jià)。目前國內(nèi)外學(xué)者將秀麗線蟲暴露于毒死蜱、毒殺芬和樂果等農(nóng)藥，通過測定其致死率指標(biāo)來評價(jià)農(nóng)藥毒性大小。致死率常用Probit衍生的半致死濃度(LC50)來表示，以對鉑絲刺激沒有反應(yīng)作為秀麗線蟲死亡的標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)急性暴露的短期效應(yīng)[41]。例如，將L4期秀麗線蟲在20 ℃下暴露于溴氰菊酯和呋喃丹24 h，在解剖顯微鏡下對活蟲和死蟲的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溴氰菊酯對秀麗線蟲的LC50為55.8 mg·L-1。而在相同條件下，呋喃丹對秀麗線蟲的LC50為29.8 mg·L-1[33]。農(nóng)藥因結(jié)構(gòu)、物理及化學(xué)性質(zhì)的不同，呈現(xiàn)出一定的毒性差異。Garcia-Espineira等[2]發(fā)現(xiàn)阿特拉津在6、60和600 μmol·L-1下，分別產(chǎn)生了12%、15%和18%的致死率。但草甘膦顯示出更強(qiáng)毒性，在0.01、10和100 μmol·L-1下分別產(chǎn)生20%、50%和100%的致死率，反映出極強(qiáng)的濃度依賴性。雖然致死率可以很直觀地表現(xiàn)出農(nóng)藥毒性的大小，但對于低濃度長時(shí)間暴露的影響更需要與其他指標(biāo)的結(jié)合。

2.3 農(nóng)藥對秀麗線蟲衰老性的影響

對于秀麗線蟲衰老程度的評價(jià)，主要測定壽命天數(shù)和半數(shù)致死天數(shù)(LT50)。壽命天數(shù)以秀麗線蟲群體生存的最長天數(shù)計(jì)數(shù)；半數(shù)致死天數(shù)，常指實(shí)驗(yàn)活體秀麗線蟲占總實(shí)驗(yàn)秀麗線蟲一半時(shí)的天數(shù)。壽命天數(shù)和LT50表示出急性暴露的長期效應(yīng)，常用于深入研究毒物的長期毒性。韓焱等[29]和Du等[32]分別研究了秀麗線蟲暴露于硫丹、馬拉硫磷后的壽命變化和致死情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，暴露于10 μmol·L-1的硫丹和1 mmol·L-1的馬拉硫磷后，秀麗線蟲的壽命有一定程度的減少，但未觀察到秀麗線蟲的急性致死效應(yīng)。研究表明，農(nóng)藥對秀麗線蟲并未呈現(xiàn)出顯著的致死毒性，只是加速了秀麗線蟲的衰老。有研究表明，哌蟲啶(IPP)和其中間體M1顯著減少了L1期秀麗線蟲的壽命，且隨著暴露濃度的增加，線蟲壽命相應(yīng)地減少，呈現(xiàn)出一定的濃度依賴性[34]。

2.4 農(nóng)藥加速秀麗線蟲衰老的機(jī)制研究

在衰老性機(jī)制的研究中，主要通過對蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA等生物大分子損傷作用進(jìn)行分析確定。一方面，觀察線粒體活動及活性氧水平(ROS)相關(guān)基因的變化，如hsp-6、hsp-4、gst-4、sod-3和clk-1等；另一方面，測定胰島素信號通路(IIS)相關(guān)基因，如daf-2、daf-16、age-1和sod-3等[42]。Bian等[34]對哌蟲啶致衰老的機(jī)制進(jìn)行研究時(shí)，采用RT-PCR技術(shù)對靶向基因(daf-2、daf-16、age-1、sod-2和sgk-1等)進(jìn)行相對定量分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，暴露于5 mg·L-1的IPP或M1后，sod-2、sgk-1和daf-16的基因表達(dá)水平減少，而age-1和daf-2的基因表達(dá)水平增加。這表明，哌蟲啶通過影響胰島素信號通路的相關(guān)基因，進(jìn)而影響秀麗線蟲的壽命。

秀麗線蟲的衰老程度和死亡率與農(nóng)藥濃度密切相關(guān)。致死率通常用來表示高濃度農(nóng)藥的毒性大?。欢鴮τ诘蜐舛绒r(nóng)藥，常利用衰老性指標(biāo)來評價(jià)毒性。一般情況下，農(nóng)藥的濃度越高，秀麗線蟲的衰老程度越明顯，死亡也越明顯；農(nóng)藥濃度越低，線蟲的死亡率越低甚至沒有，但依然存在一定程度的衰老。對于農(nóng)藥毒性大小的研究，衰老程度和致死性指標(biāo)可結(jié)合起來，綜合考察農(nóng)藥對線蟲的毒性。另外，通過測定衰老相關(guān)基因水平的表達(dá)，有助于農(nóng)藥毒性機(jī)理的更深層次探索。

3 農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性的研究(Neurotoxicity of pesticides in C. elegans)

許多農(nóng)藥通過影響目標(biāo)生物的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用，但同時(shí)也對非目標(biāo)生物體的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒性效應(yīng)。目前，研究神經(jīng)毒性的模式生物主要是魚類和鼠類，但因其個(gè)體大、神經(jīng)系統(tǒng)較為復(fù)雜等原因，對神經(jīng)毒性的研究受到一定程度的限制。秀麗線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)較為簡單，行為有限，減少了復(fù)雜因素的干擾，更有利于研究農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性。表2梳理并總結(jié)了農(nóng)藥對秀麗線蟲神經(jīng)的影響。

3.1 農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性效應(yīng)

生物體行為的變化，代表了毒物對秀麗線蟲神經(jīng)系統(tǒng)的可測影響，可以用肉眼或顯微鏡進(jìn)行捕獲和分析。目前，以秀麗線蟲為模式生物進(jìn)行神經(jīng)毒性的研究，常用的評價(jià)指標(biāo)包括運(yùn)動行為(頭部擺動頻率、身體彎曲頻率和咽泵運(yùn)動)、學(xué)習(xí)行為(對NaCl的趨向性、溫度趨向性)、覓食行為(菌落的接觸率、嗅器彎曲位置和頻率)、記憶行為、乙酰膽堿酯酶活性和多巴胺神經(jīng)元變性[3,38,45-46]。Ruan等[25]將L4期秀麗線蟲暴露于三氟氯氰菊酯，并以運(yùn)動行為(頭部擺動頻率、身體彎曲頻率)、生殖(后代數(shù)目、世代時(shí)間)和發(fā)育(蟲體尺寸)為指示終點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在高濃度的三氟氯氰菊酯中暴露72 h后，對發(fā)育和生殖指標(biāo)沒有產(chǎn)生顯著性影響，但秀麗線蟲的頭部擺動頻率和身體彎曲頻率顯著減少，這表明秀麗線蟲運(yùn)動行為對農(nóng)藥的神經(jīng)毒性較為敏感。另一項(xiàng)研究證明，秀麗線蟲暴露于有機(jī)磷殺蟲劑久效磷，其運(yùn)動、學(xué)習(xí)和覓食行為受到威脅，在高濃度下甚至造成了嚴(yán)重缺陷[18]。

3.2 農(nóng)藥對秀麗線蟲神經(jīng)毒性的機(jī)制

秀麗線蟲是一種結(jié)構(gòu)簡單的模式生物，體內(nèi)含有959個(gè)細(xì)胞和302個(gè)神經(jīng)元，且已經(jīng)有學(xué)者對其神經(jīng)元譜系進(jìn)行了充分描述。其中，秀麗線蟲的運(yùn)動神經(jīng)元有75個(gè)，通常通過多個(gè)神經(jīng)元和神經(jīng)元突觸之間的傳遞調(diào)節(jié)運(yùn)動行為[47-48]。農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性機(jī)制的研究主要有2個(gè)方面。一方面，通過抑制秀麗線蟲體內(nèi)乙酰膽堿酯酶(AChE)活性，導(dǎo)致突觸中積累大量的乙酰膽堿(ACh)，影響乙酰膽堿的正常代謝，使得神經(jīng)纖維持續(xù)興奮，干擾神經(jīng)系統(tǒng)功能，從而造成秀麗線蟲的神經(jīng)毒性[11,18,49]。例如，Rajini等[43]利用樂果、敵敵畏和久效磷等10種有機(jī)磷農(nóng)藥對秀麗線蟲進(jìn)行急性暴露4 h后，暴露組秀麗線蟲的乙酰膽堿酯酶活性受到抑制，運(yùn)動速率降低，表現(xiàn)出顯著的神經(jīng)毒性效應(yīng)。另一方面，通過對多巴胺能、羧酸酯酶活性和血清素等非膽堿能系統(tǒng)進(jìn)行干擾，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)造成一定程度的損傷，從而產(chǎn)生神經(jīng)毒性[17,38,50]。Wu等[44]將秀麗線蟲暴露于0.5～10.0 μmol·L-1魚藤酮(RO)和0.2～1.6 mmol·L-1百草枯(PQ) 3 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RO和PQ均會造成運(yùn)動缺陷和多巴胺能變性；進(jìn)一步對相關(guān)突變體進(jìn)行研究，結(jié)果證實(shí)hop-1和pink-1通過誘導(dǎo)線粒體相關(guān)膜(MAMs)的線粒體自噬和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的改變，使RO和PQ造成了神經(jīng)損傷，從而誘發(fā)帕金森病。通常情況下，對于秀麗線蟲的神經(jīng)毒性，膽堿能系統(tǒng)和非膽堿能系統(tǒng)在秀麗線蟲體內(nèi)同時(shí)起作用。在亞致死濃度的久效磷(MCP)中暴露4 h，AchE和羧酸酯酶(CaE)活性都受到了強(qiáng)烈的抑制[16]。

通過考察秀麗線蟲的各種行為(運(yùn)動、學(xué)習(xí)和覓食等)指標(biāo)的變化，綜合評價(jià)農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性。此外，通過測定相關(guān)酶活性(如乙酰膽堿酯酶、非膽堿酯酶等)，進(jìn)一步探索農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)損傷機(jī)制。目前對于相關(guān)神經(jīng)毒性機(jī)制的研究，主要考慮膽堿能系統(tǒng)的影響，但對非膽堿能系統(tǒng)的研究較少，且造成非靶生物神經(jīng)毒性的主要因素還需進(jìn)一步深入研究。

4 農(nóng)藥對秀麗線蟲的生殖毒性的研究(Reproductive toxicity of pesticides in C. elegans)

農(nóng)藥長時(shí)間積累于生物體內(nèi)，會對生物體的生殖產(chǎn)生一定的影響。由于哺乳動物的發(fā)育時(shí)間較長且生殖周期較為復(fù)雜，近幾年國內(nèi)外學(xué)者逐漸開始以細(xì)胞、胚胎或無脊椎動物進(jìn)行生殖毒性的研究。秀麗線蟲作為一種無脊椎動物且其與人類基因同源性高達(dá)60%～80%，因此可用于生殖毒性的研究[51]。表3列舉了大量國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)藥對秀麗線蟲生殖毒性方面的研究現(xiàn)狀。

表2 農(nóng)藥對秀麗線蟲的神經(jīng)毒性Table 2 The neurotoxicity of pesticides in C. elegans

表3 農(nóng)藥對秀麗線蟲的生殖毒性Table 3 The reproductive toxicity of pesticides in C. elegans

4.1 農(nóng)藥對秀麗線蟲的生殖毒性效應(yīng)

農(nóng)藥在秀麗線蟲的發(fā)育繁殖中會產(chǎn)生生殖毒性，評價(jià)秀麗線蟲生殖毒性的指標(biāo)有發(fā)育指標(biāo)和生殖指標(biāo)2個(gè)方面。發(fā)育指標(biāo)包括體長、體寬、蟲體面積和是否出現(xiàn)畸形發(fā)育。體長通常是經(jīng)過火焰輕微灼燒熱處理后，在顯微鏡下觀察并利用ImageJ計(jì)算其長度(沿其身體的體軸縱向長度)；體寬以蟲體產(chǎn)卵部位的橫向?qū)挾葹闃?biāo)準(zhǔn)；蟲體面積是體長與體寬的乘積。韓焱等[29]對馬拉硫磷染毒后的秀麗線蟲的體長、體寬和體面積進(jìn)行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，暴露組秀麗線蟲的體寬沒有顯著差異；與對照組相比，暴露組秀麗線蟲的體長和蟲體面積呈現(xiàn)出顯著性差異(P<0.01)，表明馬拉硫磷對秀麗線蟲個(gè)體發(fā)育具有毒性效應(yīng)。

生殖指標(biāo)通常指后代數(shù)目、世代時(shí)間、生殖腺生殖細(xì)胞數(shù)目、精細(xì)胞數(shù)目和大小、排卵速率和單側(cè)性腺臂卵母細(xì)胞形態(tài)等。在環(huán)境中外源性化學(xué)物質(zhì)的影響下，秀麗線蟲的生殖腺會發(fā)生一定程度的細(xì)胞凋亡，從而誘導(dǎo)了生殖系統(tǒng)的毒性效應(yīng)。例如，Jones等[54]將L1期幼蟲分別暴露于濃度為EC29(0.634 μmol·L-1)和EC50(0.385 μmol·L-1)的毒死蜱中，對其后代數(shù)目進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，暴露于EC29后秀麗線蟲的后代數(shù)目減少了16%，而暴露于EC50后減少了45%，表明毒死蜱對線蟲的生殖造成了影響。同樣地，Ruan等[24]對暴露于0.003、0.03、0.3和3.0 mg·L-1毒死蜱中的L4期幼蟲進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)后代數(shù)目減少。除此之外，在不同暴露濃度下均觀察到秀麗線蟲育雛大小和精子細(xì)胞尺寸的減小，異常精子細(xì)胞數(shù)量和凋亡細(xì)胞數(shù)量增加，影響了精子活動和卵母細(xì)胞的受精，結(jié)果表明不同濃度的毒死蜱通過抑制了精子細(xì)胞的活化，進(jìn)而導(dǎo)致秀麗線蟲的生殖毒性。

不同的暴露時(shí)間也會對秀麗線蟲的生殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響。阮秦莉等[31]發(fā)現(xiàn)暴露于0.08、0.8和8 mg·L-1的氯氰菊酯48 h后，秀麗線蟲的后代數(shù)目、子宮內(nèi)受精卵數(shù)目和排受精卵速率顯著降低。然而將L4期秀麗線蟲暴露于氯氰菊酯(濃度為1、5和15 mmol·L-1)4 h后，后代數(shù)目和產(chǎn)卵量均有顯著減少，表明氯氰菊酯對秀麗線蟲產(chǎn)生一定的生殖毒性[30]。

4.2 農(nóng)藥對秀麗線蟲生殖毒性的機(jī)制

對于秀麗線蟲生殖毒性機(jī)制的研究，主要包括活性氧(ROS)水平、生殖相關(guān)基因表達(dá)。而農(nóng)藥生殖毒性機(jī)制的研究，主要在內(nèi)分泌干擾作用、生殖細(xì)胞凋亡、生殖細(xì)胞周期阻滯和DNA損傷等方面?；钚匝跛椒从吵鲂沱惥€蟲的氧化應(yīng)激損傷，可評價(jià)對生殖系統(tǒng)的毒性效應(yīng)。戴抒豪等[52]研究了十氯酮對秀麗線蟲生殖情況的影響，研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，暴露組秀麗線蟲的后代數(shù)目和生殖細(xì)胞數(shù)目均發(fā)生顯著性減少，并且暴露組線蟲的世代時(shí)間也發(fā)生了一定程度的延長。此外，對秀麗線蟲體內(nèi)活性氧水平和性腺相關(guān)的單側(cè)性腺遠(yuǎn)端頂細(xì)胞(DTC)細(xì)胞進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)線蟲體內(nèi)活性氧水平明顯升高，并且DTC細(xì)胞熒光強(qiáng)度明顯減弱，表明性腺是十氯酮對秀麗線蟲生殖毒性的靶器官，且毒性機(jī)制與氧化應(yīng)激損傷有關(guān)。

生殖相關(guān)基因可從分子層面上對秀麗線蟲進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而產(chǎn)生一定的生殖毒性。戊唑醇對秀麗線蟲的生殖毒性影響包括2個(gè)方面：一方面，通過影響與精子發(fā)生過程相關(guān)的daf-2、akt-1、daf-16和age-1基因表達(dá)量的變化，使得生殖腺生殖細(xì)胞(精細(xì)胞)數(shù)目減少，導(dǎo)致精子發(fā)生過程的異常；另一方面，精子形成相關(guān)的基因(try-5、spe-4、spe-6、fer-1和swm-1)表達(dá)量的上升，導(dǎo)致精子變小和活化能力降低，從而產(chǎn)生生殖毒性[53]。此外，Ruan等[24]將秀麗線蟲暴露于毒死蜱后，對生殖細(xì)胞的變化的機(jī)制進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)與精子細(xì)胞大小、精子細(xì)胞活化和形態(tài)、卵母細(xì)胞形態(tài)、卵母細(xì)胞功能和細(xì)胞凋亡有關(guān)的spe-10、spe-15、fer-1、prg-1、glp-1、mlh-1、cyb-3、ced-3、ced-4和ced-9的基因表達(dá)發(fā)生了改變。這表明，通過影響精子和卵細(xì)胞的產(chǎn)生，對秀麗線蟲產(chǎn)生生殖毒性。

秀麗線蟲的生殖毒性主要體現(xiàn)在個(gè)體發(fā)育和繁殖2個(gè)方面，后代數(shù)目、卵母細(xì)胞和精細(xì)胞形態(tài)的變化均可反映出顯著性差異。一般情況下，農(nóng)藥暴露濃度越高，生殖毒性越強(qiáng)，呈現(xiàn)濃度依賴性現(xiàn)象。同時(shí)，活性氧水平和生殖相關(guān)基因的表達(dá)，可進(jìn)一步驗(yàn)證生殖毒性的靶向器官，更深入地了解生殖毒性機(jī)制。

5 研究展望(Research prospect)

近年來，環(huán)境污染物對生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于秀麗線蟲具有通體透明、培養(yǎng)周期短和基因組已知等獨(dú)特優(yōu)勢，秀麗線蟲在環(huán)境污染物毒性評價(jià)研究中的應(yīng)用更為成熟，已成為毒理學(xué)研究的重要手段?；谛沱惥€蟲的各類指標(biāo)綜合評價(jià)農(nóng)藥對線蟲的毒性效應(yīng)。同時(shí)，從分子層面揭示出農(nóng)藥對秀麗線蟲潛在毒性機(jī)制。本文旨在總結(jié)以秀麗線蟲為模式生物，從衰老性、神經(jīng)毒性及生殖毒性3個(gè)方面，對有機(jī)磷、有機(jī)氯和擬除蟲菊酯等農(nóng)藥的毒性效應(yīng)及機(jī)制進(jìn)行研究。

盡管目前關(guān)于秀麗線蟲對農(nóng)藥在毒理學(xué)方面的研究較多，但仍有以下幾方面的不足：

(1)目前的研究主要集中在單一高濃度農(nóng)藥暴露對秀麗線蟲的毒性效應(yīng)，然而對環(huán)境濃度下的農(nóng)藥毒性效應(yīng)的研究相對較少。實(shí)際環(huán)境中農(nóng)藥殘留量較低，但多種低劑量農(nóng)藥聯(lián)合作用會對人類產(chǎn)生危害。同時(shí)，環(huán)境中污染物的種類和相互作用具有多樣性和多變性，實(shí)驗(yàn)室模擬研究中無法全面考慮到各種影響因素。

(2)目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)對毒性效應(yīng)的評估主要集中在一代秀麗線蟲的暴露，忽略了農(nóng)藥對秀麗線蟲的多代毒性。農(nóng)藥的毒性具有潛在性和遺傳性，在傳代過程中毒性被激活或增強(qiáng)。

(3)目前對于毒性機(jī)理的研究，對于基因表達(dá)和潛在分子機(jī)制的研究不夠全面?；蚝偷鞍踪|(zhì)的表達(dá)密切相關(guān)，通常需對一定時(shí)間或環(huán)境條件下生物體內(nèi)的所有基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行綜合分析。因此，為了更好地研究潛在的毒性機(jī)制，需進(jìn)行系統(tǒng)的基因組學(xué)與蛋白組學(xué)分析，更精確地確定信號通路。

致謝：感謝課題組全體成員在論文撰寫過程中的幫助與支持。