唑类杀菌剂通过抑制3β-羟基类固醇脱氢酶干扰胎盘类固醇合成的机制与结构-活性关系研究

本研究针对唑类杀菌剂潜在的内分泌干扰效应，系统评估了9种化合物对人类和大鼠胎盘3β-HSDs的抑制作用。发现溴菌唑、克霉唑等通过混合/非竞争性机制抑制h3β-HSD1（IC50 =6.21-104.83 μM），其中克霉唑还能显著抑制JAr细胞孕酮分泌。3D-QSAR和分子对接揭示了LogP与抑制效力的负相关性及氢键的关键作用，为农药风险评估提供了分子基础。

　　

在农业生产中广泛使用的唑类杀菌剂，因其优异的抗真菌性能成为不可或缺的农药。然而这些化学物质在环境中的持久性残留，已通过食物链在人体内被检出。更令人担忧的是，其结构与甾体激素相似，可能干扰人体内分泌系统。已有研究表明，部分唑类化合物能抑制芳香化酶(CYP19A1)等关键甾体合成酶，但关于其对胎盘3β-羟基类固醇脱氢酶(3β-HSD)亚型的影响机制仍存在三大知识空白：抑制模式不明确、结构-活性关系(SAR)未阐明、以及人类与大鼠酶活性的物种差异缺乏系统比较。

针对这些关键问题，温州医科大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表重要成果。研究选取9种环境相关唑类杀菌剂，通过酶动力学分析、3D定量构效关系(3D-QSAR)建模和分子对接等技术，首次揭示了这类化合物对人类胎盘h3β-HSD1和大鼠r3β-HSD4的抑制特征与分子机制。

研究采用四大关键技术：1）从人类足月胎盘和孕20天大鼠胎盘分离制备微粒体酶；2）超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)定量孕酮(P4)生成量；3）基于20种训练集化合物构建3D-QSAR药效团模型；4）通过Swiss-Model同源建模和AutoDock模拟配体-受体相互作用。

研究结果部分：

3.1. 唑类杀菌剂对h3β-HSD1的结构依赖性抑制
酶动力学分析显示h3β-HSD1的K_m
为0.25±0.05 μM。在100 μM浓度下，溴菌唑、克霉唑等4种化合物显著抑制酶活，其中克霉唑效力最强(IC₅₀
=6.21 μM)。Lineweaver-Burk图证实其为混合/非竞争性抑制剂。特别值得注意的是，克霉唑在≥2.5 μM时即可抑制JAr细胞孕酮分泌，显示其跨膜抑制能力。

3.2. 对大鼠r3β-HSD4的抑制特性
相比h3β-HSD1，r3β-HSD4对相同抑制剂的敏感性降低8-10倍，如克霉唑对大鼠酶的IC₅₀
升至52.33 μM。这种物种差异可能与催化残基Ser125(人)/Thr125(鼠)的变异有关。

3.3. 结构参数与IC₅₀
的相关性
双变量分析发现LogP与抑制效力呈显著负相关，而Fsp3(碳原子饱和程度)与h3β-HSD1抑制呈正相关，提示脂溶性和分子刚性是关键影响因素。

3.4. 3D-QSAR分析
最佳药效团模型Hypo1(r=0.96)包含氢键供体(HBD)和受体(HBA)特征。克霉唑因匹配4个药效特征(3HBA+1HBD)而显示最高活性，与实验数据高度吻合。

3.5. 分子对接分析
同源建模验证显示94%残基位于拉氏图允许区。克霉唑通过氢键与h3β-HSD1的Ser124、Tyr188等关键残基相互作用，结合能达-7.09 kcal/mol，其结合位点位于NAD⁺
/甾体结合域的界面区，完美解释了混合抑制机制。

在讨论与结论部分，研究强调了三个突破性发现：首先，克霉唑作为迄今报道最强的h3β-HSD1抑制剂(IC₅₀
<10 μM)，其抑制浓度接近环境暴露的累积可能范围；其次，首次阐明唑类杀菌剂通过"双位点"模式同时干扰NAD⁺
和底物结合域；最后，发现人类胎盘酶比大鼠同源酶更敏感，这对传统啮齿类毒性评价模型提出了重要修正。这些发现不仅为农药内分泌干扰效应的风险评估提供了分子标志物，其建立的3D-QSAR模型还可用于预测新型唑类化合物的生殖毒性风险。考虑到胎盘3β-HSD1在维持妊娠中的核心作用，该研究特别警示孕期职业暴露人群需加强防护措施。