毒物的晝夜節(jié)律性
昆蟲對(duì)某些殺蟲劑具有晝夜敏感性的變化。比如在20:00對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物染毒對(duì)硫磷(parathion)的死亡率最高,為57%;08:00染毒的死亡率最低,僅為20%,兩者相差2.85倍。用敵敵畏(dimethyl-dichloro-vinyl-phosphate,DDVP或Dichlorvos)染毒的結(jié)果與對(duì)硫磷基本一致,死亡率峰值在19:00,谷值在07:00。說(shuō)明有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)動(dòng)物的急性毒性與染毒時(shí)間有明顯的相關(guān)性。經(jīng)苯巴比妥鈉誘導(dǎo)后,對(duì)硫磷和DDVP各時(shí)間組死亡率的節(jié)律性消失,同時(shí)肝微粒體酶出現(xiàn)以15:00時(shí)為峰值的含量變化節(jié)律。結(jié)果提示,對(duì)硫磷和DDVP的時(shí)間毒性并非主要由代謝因素造成,可能與體內(nèi)靶部位的敏感性變化有關(guān)。
有機(jī)磷農(nóng)藥的毒性作用靶點(diǎn)是膽堿酯酶,因此,在探討有機(jī)磷農(nóng)藥的毒性作用規(guī)律時(shí),必須首先清楚膽堿酯酶的時(shí)間節(jié)律。在正常動(dòng)物體內(nèi),膽堿酯酶的活性存在以24h為周期節(jié)律變化。膽堿酯酶活性峰值在06:00前后,谷值則在18:00左右。經(jīng)過(guò)有機(jī)磷染毒的動(dòng)物,該節(jié)律受到破壞,表現(xiàn)為參數(shù)紊亂或節(jié)律消失。膽堿酯酶活性與有機(jī)磷染毒后的死亡率節(jié)律在位相上呈互為倒置的關(guān)系,即在活性的峰值期染毒死亡率較低,在活性的谷值期死亡率高。提示有機(jī)磷農(nóng)藥的時(shí)間毒性節(jié)律與染毒時(shí)間相對(duì)應(yīng)的膽堿酯酶活性狀態(tài)直接相關(guān)。
長(zhǎng)期以來(lái),一直將除蟲菊酯類(pyrethrins)農(nóng)藥的毒性作用機(jī)制歸結(jié)為物理作用,即對(duì)神經(jīng)傳導(dǎo)的電生理效應(yīng),引起膜結(jié)構(gòu)的損傷和離子通道的障礙等,且認(rèn)為與膽堿酯酶是否被抑制無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)證實(shí),在急性中毒時(shí)這些機(jī)制是成立的,但在亞急性染毒條件下,大鼠血清和紅細(xì)胞膽堿酯酶均呈現(xiàn)劑量依賴性抑制。表明長(zhǎng)期染毒條件下,擬除蟲菊酯類對(duì)膽堿酯酶可以有抑制作用,但這種抑制作用發(fā)生較為緩慢,很可能是一種間接的或次級(jí)的毒效應(yīng)。
分別以高、中、低三種劑量在1天中的4個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)小鼠灌胃染毒,觀察白細(xì)胞總數(shù)及其分類節(jié)律的改變情況。結(jié)果顯示,在低劑量染毒組小鼠中,雖然節(jié)律仍然存在,但是節(jié)律的各項(xiàng)參數(shù)(中值、振幅和峰值位相)都發(fā)生了改變;而中、高劑量染毒組小鼠中的晝夜節(jié)律遭到破壞。對(duì)大鼠亞急性染毒后,血中白細(xì)胞總數(shù)及嗜中性粒細(xì)胞百分比的晝夜生理節(jié)律消失。同時(shí)發(fā)現(xiàn),在白細(xì)胞生理節(jié)律的峰值相染毒,受到的影響最大。提示白細(xì)胞系統(tǒng)對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的毒作用存在著相對(duì)時(shí)間敏感性。
某些毒物對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的時(shí)間節(jié)律有較為明顯的影響。比如,正常小鼠血清中白蛋白及α、β和γ球蛋白的含量有近日節(jié)律變化。氯氰菊酯(cypermethrin)染毒后1~2周,β球蛋白的節(jié)律受到破壞,其他球蛋白和白蛋白的節(jié)律峰值位相也出現(xiàn)較大改變;隨著劑量的增加,4種蛋白質(zhì)含量的節(jié)律全部消失,同時(shí)出現(xiàn)白/球比例倒置。
血清中一些抗體(如IgG和溶血素)在正常小鼠體內(nèi)存在晝夜節(jié)律。以3種劑量的氯氰菊酯染毒小鼠后發(fā)現(xiàn),高劑量組染毒后第3天抗體節(jié)律消失;中等劑量組第7天節(jié)律消失;而低劑量組則要到第14天時(shí)節(jié)律才消失。在1/3 LD50和1/30 LD50兩種劑量下,氯氰菊酯染毒導(dǎo)致外周血T細(xì)胞中cAMP含量升高,cGMP含量降低,cAMP/cGMP比值增大。染毒后cAMP和cGMP含量及比值的生理性節(jié)律消失,表現(xiàn)為各時(shí)間點(diǎn)cAMP和cGMP含量的波動(dòng)減少,在一個(gè)相對(duì)狹窄的水平內(nèi)變化。
多數(shù)農(nóng)藥(殺菌劑、殺蟲劑和除草劑)對(duì)RNA、DNA及蛋白質(zhì)合成的時(shí)間節(jié)律有影響,主要表現(xiàn)為節(jié)律的周期、振幅、平均水平和峰值位相等參數(shù)改變。用殺蟲劑阿特拉津(Atrazine)給大鼠染毒后,可見給藥組腎上腺中DNA的波動(dòng)幅度、高峰期時(shí)間都有明顯改變。
對(duì)毒物作用晝夜節(jié)律機(jī)制的研究還表明,毒性的晝夜節(jié)律變化可能與吸收、代謝和排泄的速率及靶器官敏感性的晝夜變化有關(guān)。經(jīng)口染毒的吸收速率顯然受胃內(nèi)食物數(shù)量的影響,因此進(jìn)食時(shí)間可能是毒物作用節(jié)律性變化的一個(gè)重要原因。
鉛染毒前大鼠血中脂質(zhì)過(guò)氧化物(lipid peroxide,LPO)含量在12:00最高,在00:00最低。鉛染毒后,各劑量組大鼠LPO含量均比染毒前明顯升高,且隨染毒劑量的增大而升高,呈明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系,以06:00和12:00兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)最為顯著。經(jīng)硫酸鋅聯(lián)合處理后,大鼠各時(shí)間點(diǎn)的LPO含量均比單獨(dú)鉛染毒相應(yīng)劑量組低。這些結(jié)果提示,毒物可以影響內(nèi)時(shí)鐘(internal clock)的輸出,改變正常的晝夜節(jié)律。正常的生物節(jié)律也可以作為一種生物標(biāo)志物(biomarker)來(lái)檢測(cè)毒物的有害效應(yīng)。
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