氧化应激生物标志物揭示甲维盐与氰虫酰胺联用对肝功能的协同毒性机制及风险阈值研究

为解决农药残留混合物协同毒性评估难题，安徽农业大学团队通过L-02肝细胞模型和代谢组学分析，揭示了甲维盐（emamectin benzoate）与氰虫酰胺（cyantraniliprole）联用通过ROS（活性氧）爆发和线粒体能量代谢失衡引发肝毒性的协同机制，并基于基准剂量（BMD）模型提出毒性阈值。该研究为农药残留风险评估提供了氧化应激终点的科学依据。

　　

农药残留问题日益成为全球关注的焦点，尤其在农业生产中，多种农药的复配使用虽能提高防治效果，却也带来了复杂的健康风险。甲维盐（emamectin benzoate）和氰虫酰胺（cyantraniliprole）作为高效杀虫剂，常被联合用于防治草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda），但其联用后的毒性相互作用机制尚不明确。更令人担忧的是，已有研究表明，即使单一农药浓度低于安全阈值，混合物仍可能通过协同作用引发毒性。肝脏作为代谢农药的主要靶器官，其损伤标志物如ALT（丙氨酸氨基转移酶）和AST（天门冬氨酸氨基转移酶）的异常升高，往往预示着潜在的公共健康风险。然而，传统毒性评估方法对协同效应的敏感性和特异性不足，亟需开发更精准的毒性终点和评估策略。

针对这一科学问题，安徽农业大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新性研究。他们利用人肝上皮细胞系L-02模型，结合代谢组学和线粒体功能分析，系统评估了甲维盐与氰虫酰胺联用的协同毒性机制，并首次通过基准剂量（BMD）模型量化了其毒性阈值。研究团队采用了多项关键技术：通过CCK-8法检测细胞活力，DCFDA探针法测定ROS水平，UPLC-Q-TOF/MS非靶向代谢组学分析代谢扰动，以及透射电镜（TEM）观察线粒体超微结构。此外，基于小鼠血清生化参数（如TBIL总胆红素和DBIL直接胆红素）验证了体内肝损伤效应。

毒性效应与氧化应激
研究发现，甲维盐与氰虫酰胺联用可显著抑制L-02细胞增殖，其EC₅₀值低于单一暴露。血清生化分析显示，联用组小鼠的TBIL和DBIL水平分别升高2.26倍和1.77倍，提示协同肝损伤。机制上，二元混合物引发ROS和MDA（丙二醛）的过量生成，并激活SOD（超氧化物歧化酶）和CAT（过氧化氢酶）等抗氧化酶，但最终仍导致氧化应激失衡。

代谢重编程与线粒体损伤
代谢组学分析鉴定出317种差异代谢物，其中脂质类（如甘油磷脂和脂肪酸）和有机酸衍生物显著变化。KEGG富集分析表明，这些代谢物关联ABC转运体、泛酸辅酶A合成等与线粒体氧化应激相关的通路。实验进一步证实，联用组NADH/NAD⁺氧化还原比升高3倍，ATP合成减少34.77%，且线粒体出现肿胀和嵴断裂等超微结构损伤。

毒性阈值与风险评估
基于ROS终点的BMD模型计算显示，联用组的BMDL（基准剂量下限）为4.74–9.58 mmol/L，比单一成分毒性高20%，其中3:15浓度比协同效应最显著。

该研究不仅揭示了农药混合物通过ROS-线粒体轴引发肝毒性的分子机制，还提出了氧化应激标志物作为协同毒性预测终点的科学价值。研究结果为制定农药残留限量标准提供了理论依据，并强调了在风险评估中考虑浓度比例和代谢干扰的重要性。未来需进一步开展人群流行病学验证，以推动精准化的农药监管政策。