除草剂阿特拉津体内生物学毒性的进展

［

文章编号］　１６７１－５８７Ⅹ（２０１２）０６－１２３６－０５［收稿日期］　２０１２－０７－

２０［基金项目］　国家自然科学基金项目资助课题（３０９７３１８７

）［作者简介］　刘　剑（１９８５－），女，吉林省长春市人，在读医学硕士，主要从事生殖系统肿瘤方面的研究。［通信作者］　赵淑华（Ｔｅｌ：０４３１－

８８７９６５６９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｓｈｕｈｕａ－１９６６＠１６３．ｃｏｍ）；赵丽晶（Ｔｅｌ：０４３１－８８７９６５６９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏ＿ｌｊ

＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）除草剂阿特拉津体内生物学毒性的研究进展

Ａｄｖａｎｃｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｏｘｉｃｉｔｙ　

ｏｆ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ　ａｔｒａｚｉｎｅ　ｉｎ　ｖｉｖｏ刘　剑１，赵　菁２，郑晶莹１，张凌怡１，赵淑华１，赵丽晶２

（１．吉林大学第二医院妇产科，吉林长春１３００４１；２．吉林大学白求恩医学院病理生理学系，吉林长春１３００２１

）［摘　要］　在神经系统，阿特拉津（ＡＴＲ）可干扰大脑发育和分化，诱导小鼠行为反射的发育模式发生改变；抑制多巴胺的摄取和储存，导致细胞内多巴胺增加，进一步导致氧化损伤。在免疫系统，ＡＴＲ可减少免疫系统构成细胞并影响淋巴细胞分布，影响树突状细胞（ＤＣ）细胞成熟，干扰体液和细胞介导的免疫反应。在生殖系统，ＡＴＲ可诱导小鼠睾丸发生变性，抑制黄体生成素从而抑制排卵并诱发流产。在内分泌系统，ＡＴＲ可作为内分泌干扰物损伤线粒体功能引起胰岛素抵抗，抑制雌激素引起的黄体生成素和催乳素高峰。此外，ＡＴＲ还具有遗传学毒性并可引起氧化应激损伤。

［关键词］　阿特拉津；除草剂；毒性；生物体［中图分类号］　Ｒ１１４ ［文献标志码］　Ａ 阿特拉津（

ａｔｒａｚｉｎｅ，ＡＴＲ）又名莠去津，化学名为２－氯－４－乙氨基－６－异丙氨基－１，３，５三氯苯，是国际上应用最广泛的除草剂之一，我国ＡＴＲ的使用量呈逐年上升趋势。虽然ＡＴＲ的毒性为中等偏低，但由于其使用量大、残留期长（半衰期为２４４ｄ）和污染范围广（水环境、土壤、大气）

，使其在环境中持久存在并生物蓄积，可能对人类健康构成重大威胁。本文作者从神经系统毒性、免疫系统毒性、生殖系统毒性、内分泌系统毒性、氧化应激毒性和遗传毒性方面阐述ＡＴＲ对生物体的影响。１　ＡＴＲ的神经系统毒性

Ｂｅｌｌｏｎｉ等［１］

以ＡＴＲ处理孕期及哺乳期雌鼠，观察

２～１５ｄ龄仔鼠的行为反射指标发现：对照组与ＡＴＲ组仔鼠在出生质量、抓握反射成熟、超声波发声分布及光谱特性等方面具有显著差异，且低剂量ＡＴＲ对行为反射的影响更为明显，提示在孕期和哺乳期雌鼠即使接触低剂量ＡＴＲ，也可能干扰仔鼠大脑发育和分化，诱导仔鼠的行为反射发育模式发生改变。为了探讨低浓度ＡＴＲ对神经系统

的作用机制，Ｃｏｂａｎ等［２］

以ＡＴＲ喂饲Ｃ５７ＢＬ／６雄性幼鼠

１４ｄ发现：ＡＴＲ可剂量依赖性地减少纹状体内多巴胺（ＤＡ）及其代谢产物水平，该效应持续至ＡＴＲ处理后１周；ＡＴＲ还可时间及剂量依赖性地降低黑质致密层和腹侧被盖区酪氨酸羟化酶阳性（ＴＨ＋）多巴胺能神经元的数目，在ＡＴＲ处理终止７周后该效应仍较明显，因此推测ＡＴＲ可导致基底节神经元内ＤＡ的短暂改变及ＴＨ＋神经元

的持续减少，从而产生神经毒性。Ｈｏｓｓａｉｎ等［３］

发现：

ＡＴＲ处理１５ｍｉｎ的纹状体囊泡摄取ＤＡ的量明显减少，摄取速率下降，且低浓度ＡＴＲ即可明显增加突触小体的摄取。体内外实验均证实：ＡＴＲ可影响突触囊泡和突触小体的吸取，干扰突触囊泡储存和摄取ＤＡ。

Ｇｉｕｓｉ等［４］

从受体角度进一步研究ＡＴＲ神经毒性的作

用机制。该实验于妊娠１４ｄ到出生后２１ｄ，以ＡＴＲ处理小鼠发现：高浓度ＡＴＲ可诱导仔鼠的下丘脑以上神经元如大脑皮质和纹状体发生神经元损伤，海马和下丘脑核亦发生显著变化，以雌性仔鼠的变化更为典型。雌性仔鼠下丘脑尤其视上核细胞中神经生长抑素受体亚型２（ｓｓｔ２）ｍＲＮＡ表达上调；雄性仔鼠下丘脑和杏仁区细胞中神经生长抑素受体亚型３（ｓｓｔ３）ｍＲＮＡ表达上调，皮质区和海马

区细胞ｓｓｔ３表达下调；Ａｌｌｅｎ等［５］

的研究提示：ＡＴＲ作用

后，在不同性别小鼠的大脑不同区域中，生长抑素亚型呈二相性表达。

２　ＡＴＲ的免疫系统毒性

Ｎｉｋｏｌａｙ等［６］

以Ａ

ＴＲ处理１月龄的Ｃ５７ＢＬ／６小鼠１４ｄ发现：高浓度ＡＴＲ处理后小鼠胸腺指数、脾指数和构成细胞数呈剂量依赖性减少，７ｄ后该效应仍存在，７周后该效应在胸腺中消失而在脾脏中仍存在。胸腺所有细胞表型均受ＡＴＲ影响，其中以ＣＤ４＋／ＣＤ８＋Ｔ细胞最为显著。低剂

６

３２１第３８卷　第６期

２０１２年１１月吉　林　大　学　学　报　（医　学　版）

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（

Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．６　

Ｎｏｖ．２０１２

量组小鼠胸腺细胞数明显减少而脾脏变化不明显，提示胸腺对ＡＴＲ更为敏感。停药后１ｄ小鼠脾脏ＣＤ８＋细胞增加而组织相容性抗原－Ⅱ（ＭＨＣ－Ⅱ）和ＣＤ１９＋细胞减少，脾脏成熟树突状细胞（ＤＣ）减少并持续１周。该研究未发现ＡＴＲ对脾脏和循环系统中ＮＫ细胞的影响。暴露于ＡＴＲ１ｄ后小鼠外周血ＣＤ４＋细胞减少，停药７ｄ后其ＣＤ４＋和ＭＨＣ－Ⅱ细胞均减少。以上结果提示：ＡＴＲ可通过减少构成细胞并影响淋巴细胞分布干扰幼鼠的免疫系统，且某些效应在终止给药后仍持续存在。另有研究［６］证实：ＡＴＲ可通过抑制ＤＣ成熟干扰体液和细胞介导的免疫反应，由此可解释ＡＴＲ处理组小鼠在绵羊红细胞（ＳＲＢＣ）初阶段抗体产生障碍和迟发型过敏反应消失的原因［７］，更可说明ＡＴＲ处理后小鼠对肿瘤的宿主抵抗力减弱的原因［８］。

Ｐｉｎｃｈｕｋ等［９］应用鼠树突状细胞系ＪＡＷＳⅡ研究ＡＴＲ对ＤＣ表型和功能成熟的作用。在体外诱导ＪＡＷＳⅡ成熟后将其暴露于ＡＴＲ发现：ＡＴＲ可剂量依赖性减少ＪＡＷＳⅡ细胞表面的ＭＨＣ－Ⅰ和共刺激分子ＣＤ８６，并下调ＣＤ１１ｂ和ＣＤ１１ｃ辅助因子、骨髓发育辅助因子ＣＤ１４的表达。初级胸腺ＤＣ暴露于ＡＴＲ同样导致ＭＨＣ－Ⅰ和ＣＤ１１ｃ表达下调。以上研究提示：ＡＴＲ可干扰ＤＣ成熟，从ＤＣ清除ＭＨＣ－Ⅰ分子，因此可能有助于免疫逃避。

Ｋａｒｒｏｗ等［１０］以ＡＴＲ处理Ｂ６Ｃ３Ｆ１小鼠１４ｄ发现：小鼠胸腺指数、脾指数、脾细胞总数和固定的巨噬细胞数下降，脾ＣＴ８＋细胞、杀伤性细胞和混合性白细胞反应增加，并剂量依赖性地降低小鼠对Ｂ１６Ｆ１０黑色素瘤的宿主抵抗力。

Ｒｏｗｅ等［１１］在Ｂａｌ　ｂ／ｃ小鼠孕１０～１２ｄ开始皮下注射ＡＴＲ，共２１ｄ，在仔鼠成年早期（约３月龄）未发现小鼠脾指数、ＣＤ８＋Ｔ细胞数、ＣＤ４＋Ｔ细胞数及ｂ２２０＋Ｂ细胞数发生改变。但雄性仔鼠的Ｔ细胞增殖和杀伤活性增加，并且在免疫接种热灭活肺炎链球菌（ＨＫＳＰ）后脾脏Ｂ细胞分泌的ＨＫＳＰ－特异抗体ＩｇＭ显著增加。ＡＴＲ导致免疫增强可能与自身免疫性疾病和过敏反应的发生有关。

３　ＡＴＲ的生殖系统毒性

ＡＴＲ对生殖系统有明显的毒理学作用。Ｍｕ等［１２］以低剂量ＡＴＲ处理小鼠发现：小鼠睾丸指数减少，光镜下可见小鼠曲细精管上皮细胞呈松散排列且缺乏秩序，精原细胞脱落，细胞层形成减少。电子显微镜观察发现：生精上皮细胞线粒体出现空泡化，细胞核增大且形状不规则，支持细胞数目减少，部分紧密连接被破坏，提示ＡＴＲ可诱导小鼠睾丸发生变性等病理变化。为了评估ＡＴＲ卵巢毒性的最佳给药周期，Ｓｈｉｂａｙａｍａ等［１３］在ＳＤ雌性大鼠交配前２周至怀孕后７ｄ以ＡＴＲ进行处理发现：ＡＴＲ处理后雌鼠动情期延长，病理学检测显示已形成的黄体数量减少，大型闭锁卵泡增加，且高剂量组大鼠已形成的黄体细胞发生肿胀，表明ＡＴＲ可通过抑制黄体生成素（ＬＨ）激增从而抑制排卵。

Ｎａｒｏｔｓｋｙ等［１４］将Ｆ３４４、ＳＤ和ＬＥ３种品系的孕６～１０ｄ大鼠暴露于ＡＴＲ发现：３个品系的孕鼠体质量均减轻，大鼠流产率增多，仔鼠体形减小，体质量减轻，且高剂量组超过５０％的大鼠死亡。以ＡＴＲ于孕１１～１５ｄ处理Ｆ３４４系孕鼠发现：在黄体依赖期后未发生流产，但分娩明显延迟，且仔鼠全部死亡。该结果提示：ＡＴＲ诱导的流产是母体介导的，与ＬＨ维持的孕酮丢失有关。

Ｗｕ等［１５］在大鼠孕１１～１６ｄ给药，以非那雄胺为阳性对照药，仔鼠出生后，用放大镜和解剖显微镜观察阴茎外观、尿道口位置和排尿发现：非那雄胺和高剂量ＡＴＲ组的新生雄鼠出现尿道下裂，在低浓度ＡＴＲ组发现２例胚胎毒性影响，但不伴随严重的母体毒性，说明ＡＴＲ对大鼠胚胎有致畸作用，且在低剂量水平有胚胎毒性。Ｆｒａｉｔｅｓ等［１６］以不同浓度ＡＴＲ处理ＳＤ孕鼠发现：宫内暴露于低浓度ＡＴＲ未改变子代雄鼠睾酮的产生、青春期出现时间、游戏行为或其他雄激素依赖性状，由此认为宫内接触低浓度ＡＴＲ不会导致子代雄鼠生殖发育异常。

４　ＡＴＲ的内分泌系统毒性

ＡＴＲ可作为内分泌干扰物（ｅｎｄｏｃｒｉｎｅ　ｄｉｓｒｕｐｔｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＥＤＣｓ）在体内发挥激素活性，并与其他干扰物相互作用影响机体的生理功能。ＡＴＲ在植物中作用于叶绿体类囊体膜的光系统Ⅱ，该系统的功能结构类似线粒体，因此Ｓｏｏ等［１７］探讨长期接触低浓度ＡＴＲ是否可通过损害线粒体功能引起肥胖症或胰岛素抵抗。该研究在饮水中以ＡＴＲ处理ＳＤ大鼠５个月，其中１组大鼠始终喂饲正常饮食，另一组大鼠给予３个月正常饮食后喂饲高脂肪饮食２个月发现：在不改变食物摄入和身体活动水平的情况下，ＡＴＲ慢性给药可增加大鼠的基础代谢率，增加体质量，增加腹内脂肪与胰岛素抵抗，高脂肪饮食则可进一步加剧胰岛素抵抗和肥胖。ＡＴＲ处理组大鼠骨骼肌和肝脏细胞出现线粒体膨胀伴嵴断裂。ＡＴＲ可阻断复合物Ⅰ和Ⅲ的氧化磷酸化活性，导致耗氧降低，并且抑制胰岛素介导的蛋白激酶Ｂ磷酸化。以上结果表明：长期暴露于ＡＴＲ可能有助于胰岛素抵抗和肥胖的发展，特别是在高脂饮食普遍存在的区域。

Ｌａｓｓｅｒｒｅ等［１８］以ＡＴＲ及ｐｃｂ１５３处理ＭＣＦ－７细胞２４ｈ后，通过二维电泳及质谱检测研究蛋白表达水平发现：ＡＴＲ处理后ＭＣＦ－７细胞中差异表达的蛋白位于各种细胞器，这些蛋白主要与氧化应激、ＤＮＡ损伤、细胞形态、基因表达调控和精子发生有关，其中８８％的差异表达蛋白下调。ＡＴＲ对氧化应激相关蛋白（如超氧化物歧化酶）和结构蛋白（如肌动蛋白和肌球蛋白）的影响可由细胞形态学变化证实。高剂量ＡＴＲ可抑制ＬＨ，提高肾上腺激素水平。Ｆｏｒａｄｏｒｉ等［１９］单次给予去卵巢Ｗｉｓｔａｒ大鼠ＡＴＲ发现：２０ｍｉｎ内皮质酮（ＣＯＲＴ）开始升高，并持续１２ｈ以上。再次切除肾上腺，以ＡＴＲ处理４ｄ，于末次给药的下午每小时采血１次，共９ｈ；另一组单纯去卵巢大鼠ＡＴＲ处理后每５ｍｉｎ采血１次，持续３ｈ。结果显示：ＡＴＲ可通过改变肾上腺激素分泌进而选择性地影响ＬＨ波峰产生，但肾

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刘　剑，等．　除草剂阿特拉津体内生物学毒性的研究进展