幼年大鼠毒死蜱經(jīng)口暴露的生理毒代動力學(xué)-毒效學(xué)(PBTK-TD)模型研究.pdf

1、目的：
　　(1)本研究旨在建立一個毒死蜱(CPF)經(jīng)口暴露的生理毒代動力學(xué)及毒效學(xué)(PBTK/TD)模型，其參數(shù)可以反映幼年大鼠年齡相關(guān)的差異性。
　　(2)結(jié)合PBTK/TD模型結(jié)果，進行幼年大鼠毒死蜱經(jīng)口急性/重復(fù)暴露的毒代動力學(xué)及毒效學(xué)研究。
　　(3)探索PBTK/TD模型應(yīng)用的方法，思考模型進一步的研究方向;為建立兒童毒死蜱PBTK/TD模型提供經(jīng)驗;為兒童有機磷農(nóng)藥的膳食暴露風(fēng)險評估提供新方法。
　

2、　方法：
　　(1)收集數(shù)據(jù)資料擬合大鼠體重、肝臟/大腦臟器系數(shù)的年齡相關(guān)函數(shù);利用異速生長估算公式擬合大鼠細胞色素P450(CYP450)、對氧磷酶1(PON1)和脂肪族酯酶參數(shù)的體重相關(guān)函數(shù);確定模型結(jié)構(gòu)和參數(shù);編寫模型程序;對模型參數(shù)進行靈敏度分析，優(yōu)化調(diào)整參數(shù)后進行模型的驗證和評價。
　　(2)進行21日齡SD大鼠毒死蜱急性灌胃實驗，染毒劑量為0、12.5、25.0和50.0 mg/kg;在染毒后第1、3、6、12和

3、24h股動脈取血，頸椎脫臼處死，分離肝臟、大腦皮質(zhì)，測定肝臟CPF、血清CPF和血清3，5，6-三氯-2-吡啶(TCP)濃度，測定血清和大腦皮質(zhì)乙酰膽堿酯酶(ACHE)活力;同時收集各實驗組動物第12和24 h累積尿液，測定尿液TCP排出量。
　　(3)進行21日齡SD大鼠毒死蜱重復(fù)10天灌胃實驗，染毒劑量為0、1.0、2.5、5.0、10.0和15.0 mg/kg/d;分別在初次染毒后第3、6、10和11天股動脈取血，頸椎脫臼處

4、死，分離肝臟、大腦皮質(zhì)，測定血清CPF和TCP濃度、血清和皮質(zhì)的AChE活力;同時分別收集各實驗組動物第3、6和11天的累積尿液，測定尿液TCP排出量;評估內(nèi)、外暴露量與毒效應(yīng)間的定量關(guān)系。
　　(4)在本研究PBTK/TD模型中輸入基準(zhǔn)劑量法要求的動物實驗暴露條件，計算劑量反應(yīng)關(guān)系，求解幼年大鼠基準(zhǔn)效應(yīng)（AChE活力下降10％）的對應(yīng)劑量;修改模型參數(shù)，以江蘇省城鄉(xiāng)7～12歲兒童的每日毒死蜱膳食暴露量最大值作為模型的輸入值，預(yù)測

5、毒死蜱連續(xù)暴露2個月時兒童的血清CPF和TCP濃度、血清和大腦皮質(zhì)AChE活力。
　　結(jié)果：
　　(1)模型應(yīng)用的體重生長曲線函數(shù)方程為:BW=0.347×(1-0.782×e-0.024×Age)3，肝臟和大腦臟器系數(shù)的年齡相關(guān)函數(shù)較好地擬合了所收集的數(shù)據(jù)。模型對動物實驗的擬合和驗證結(jié)果較好，但在擬合其他文獻數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)高估或低估的現(xiàn)象。
　　(2)急性染毒實驗結(jié)果:在急性經(jīng)口染毒后第1～2 h幼年大鼠肝臟CPF含量

6、達最大值，隨著劑量的增加，峰值越來越大;相同劑量下，肝臟CPF含量會隨著時間的延長逐漸減少。相同時間點，血清CPF和TCP濃度隨劑量的增加而增加;各劑量組，隨著時間的延長，血清CPF和TCP的濃度先上升后下降，峰值出現(xiàn)在染毒后第3h。第24h尿液TCP累積排出量均顯著大于第12h的尿液TCP累積排出量，劑量越大，各個時間點的尿液TCP累積排出量也越大。染毒后第1～6 h內(nèi)血清AChE活力迅速下降到最低值，然后隨時間緩慢上升。在各時間點上

7、，染毒劑量越大，血清AChE活力越低。由低到高三個劑量組的血清AChE活力百分比的最低值分別為17％、11％和7％，出現(xiàn)在染毒后第6h。大腦皮質(zhì)AChE活力在染毒后第1～12 h內(nèi)下降到最低值，然后隨時間緩慢恢復(fù)，由低到高三個劑量組的大腦皮質(zhì)AChE活力百分比的最低值分別為18％、8％和2％。在各個時間點上，大腦皮質(zhì)AChE活力均隨染毒劑量增加而降低。
　　(3)重復(fù)染毒10天實驗結(jié)果:每次染毒后24 h內(nèi)血清CPF和TCP濃度隨

8、時間的延長先上升后下降，在10天內(nèi)呈周期性變化（以24 h為周期）。同一時間點，染毒劑量越大，血清CPF和TCP濃度越高。在10天染毒期間，血清和大腦皮質(zhì)AChE活力隨時間同樣周期性地先下降后上升（以24 h為周期），血清和皮質(zhì)AChE活力均隨著染毒劑量的增加而減小;而在第11天（停止染毒后第1天）血清和皮質(zhì)的AChE活力顯著恢復(fù)。重復(fù)染毒劑量與血清、大腦皮質(zhì)AChE活力百分比存在明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系。隨著重復(fù)染毒劑量的增加，幼年大鼠在染

9、毒期間出現(xiàn)的血清、大腦皮質(zhì)AChE活力最低值也隨之降低。
　　(4)仿真基準(zhǔn)劑量動物實驗的結(jié)果:血清AChE基準(zhǔn)效應(yīng)的對應(yīng)劑量為1.92 mg/kg/d，利用最低值計算的對應(yīng)劑量為0.22 mg/kg/d，;大腦皮質(zhì)AChE基準(zhǔn)效應(yīng)的對應(yīng)劑量為0.74mg/kg/d，利用最低值計算的對應(yīng)劑量為0.34 mg/kg/d。江蘇省7歲城鄉(xiāng)兒童預(yù)測結(jié)果:模型預(yù)測的內(nèi)暴露水平很低，CPF濃度低于10-3μmol/L，TCP低于0.5μmol

10、/L，農(nóng)村兒童內(nèi)暴露水平高于城市兒童;農(nóng)村兒童比城市兒童面臨更大的AChE抑制，但是抑制程度在10-3％以下，遠低于基準(zhǔn)效應(yīng)的水平。
　　結(jié)論：
　　(1)本研究所建立的幼年大鼠毒死蜱經(jīng)口暴露PBTK/TD模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計是合理的，可以反映年齡差異性，具備一定的外推能力，適用于個體平均水平的預(yù)測，但仍需要進一步改進。
　　(2)經(jīng)口暴露的毒死蜱可以在幼年大鼠體內(nèi)迅速被吸收代謝;幼年大鼠的CPF代謝能力較弱，對毒死蜱的

11、毒性可能更敏感。幼年大鼠大腦皮質(zhì)AChE活力恢復(fù)的速度比血清AChE慢。
　　(3)在重復(fù)染毒時，毒代動力學(xué)與毒效學(xué)指標(biāo)均在染毒期間呈周期性變化，幼年大鼠的CPF代謝能力以及AChE活力水平會隨年齡的增加而增強。毒死蜱持續(xù)暴露會使血清和大腦皮質(zhì)AChE維持在一定的抑制水平，直到暴露停止才會恢復(fù)。毒死蜱重復(fù)暴露時存在明顯劑量反應(yīng)關(guān)系，PBTK/TD模型可以定量地將內(nèi)暴露劑量、外暴露劑量與毒效應(yīng)三者聯(lián)系在一起。
　　(4)幼年大