《Current Issues in Molecular Biology》：Mechanistic Pathways of Pesticide-Induced Intestinal Injury: Oxidative Stress, Inflammation, and Barrier Dysfunction
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农药是全球使用最广泛的环境污染物之一，主要通过膳食摄入导致人类持续暴露。口服暴露后，胃肠道（gastrointestinal tract, GIT）是主要接触部位，因而成为农药相关毒性的相关靶点。尽管积累证据表明农药可改变肠道结构和功能，但这些效应背后的毒理学
农药是全球使用最广泛的环境污染物之一，主要通过膳食摄入导致人类持续暴露。口服暴露后，胃肠道（gastrointestinal tract, GIT）是主要接触部位，因而成为农药相关毒性的相关靶点。尽管积累证据表明农药可改变肠道结构和功能，但这些效应背后的毒理学机制尚未被批判性整合。本叙述性综述评估了啮齿动物模型中调查除草剂、杀虫剂和杀菌剂肠道毒性的实验研究，重点关注所报道机制的趋同性与异质性。在所综述研究中，反复出现的改变包括氧化失衡、炎症激活、上皮屏障破坏、肠道通透性改变、线粒体功能障碍和遗传毒性。然而，这些反应的发生与幅度随农药类别、化合物、剂量、暴露持续时间、制剂和实验模型而变化，现有证据不支持普适的机制序列。通过比较整合这些发现，本综述强调共有的和农药特异性的肠道反应，同时区分反复出现的关联与已确立的因果关系。关于慢性低剂量暴露、农药混合物、性别特异性易感性、暴露后恢复以及实验发现向人类的转化相关性，仍存在重要知识空白。总体而言，本综述为解释农药相关肠道毒性提供了批判性框架，并确定了未来实验与转化研究的优先方向。
1. 引言（Introduction）：该综述指出农药全球使用持续上升，非靶生物包括人类可通过环境和膳食持续暴露；流行病学和实验研究将直接或间接暴露与糖尿病、神经与生殖障碍、癌症等不良结局联系，但关联是否反映直接因果取决于农药、暴露条件和证据。非职业人群主要经摄入污染食物和饮水暴露，口服使胃肠道成为农药母体及代谢物的首个相互作用部位；肠道上皮屏障完整性受损被视为促发全身炎症和慢性病风险的早期关键事件。机制上，农药可诱导氧化应激、DNA损伤和免疫失调，共同促进肠道炎症和屏障功能障碍。既往研究多聚焦单一农药、单一类别或选定机制，跨除草剂、杀虫剂和杀菌剂比较共享肠道毒性机制的综合整合仍有限。
2. 环境存在与人类暴露（Environmental Occurrence and Human Exposure to Pesticides）：农药在现代农业中的广泛使用使其存在于土壤、地表水、地下水、空气和日常食品中，监测项目在水果、蔬菜、谷物和饮用水中检出残留，提示人类暴露频繁且难以避免；残留常低于急性毒性阈值，但长期低剂量暴露的健康后果受到关注。一般人群以膳食为主要暴露途径，除草剂、杀虫剂和杀菌剂残留可沿食品生产链持续存在并经污染食品和饮料到达消费者；污染水和室内灰尘可增加累积暴露。农业工作者反复接触浓缩制剂，且经手口转移或食品饮料污染可形成胃肠道暴露路径。人体生物监测在尿液、血液、母乳和头发中检出母体或代谢物，说明持续接触，但检出应解释为暴露证据而非肠道毒性或不良健康效应证据。胃肠道作为口服暴露后的重要相互作用部位，肠道组织在全身分布前直接接触残留和代谢物；然而农药诱导肠道改变对总体毒理学特征的贡献仍未充分界定，肠上皮屏障完整性、氧化应激、炎症反应和肠道微生物群等终点在实验模型中的相对贡献及人类健康相关性仍不明确。
3. 文献检索策略（Literature Search Strategy）：该研究设计为批判性叙述综述，旨在整合啮齿动物模型中农药诱导肠道毒性的实验证据。检索在PubMed、Embase和ScienceDirect中进行，截至2026年3月，组合农药暴露、肠道毒性和实验动物模型相关术语，代表性组合包括“pesticide”AND“intestinal damage”AND“animal model”、“pesticide”AND“intestinal toxicity”AND“mice”和“pesticide”AND“intestinal injury”AND“rat”，并纳入特定农药类别和化合物的变体；Embase同时使用Emtree主题词和自由文本关键词以提高敏感性，并检查参考文献列表。候选研究按预设纳入和排除标准进行全文评估；纳入标准为报告啮齿动物暴露于除草剂、杀虫剂、杀菌剂或制剂并评估组织病理改变、氧化应激、炎症反应、上皮屏障完整性、通透性、凋亡或遗传毒性等肠道终点的原始实验数据；综述、社论、会议摘要、临床研究、纯体外研究和无肠道终点研究不纳入机制综合。由于目标为批判性叙述综合而非系统综述，未按正式系统综述方案进行研究识别和选择，也未进行基于PRISMA的研究流程或标准化偏倚风险评估；证据按农药类别、剂量、暴露持续时间、制剂、实验模型、肠道终点类型、研究间一致性以及实验设计支持关联性、时间性或因果性解释的程度进行定性解释。
4. 农药诱导毒性机制（Mechanisms of Pesticide-Induced Toxicity）
4.1. 氧化应激作为肠道毒性的反复出现机制（Oxidative Stress as a Recurrent Mechanism of Intestinal Toxicity）：积累证据将氧化应激视为农药诱导肠道毒性中最一致的机制之一。啮齿动物暴露于除草剂、杀虫剂和杀菌剂可破坏抗氧化防御、促进脂质过氧化并损害氧化还原稳态，最终导致肠道功能障碍。具有强氧化还原循环能力的除草剂，尤其敌草快，常表现为肠组织中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性下降、总抗氧化能力降低、丙二醛（MDA）升高及NRF2信号改变；小鼠品系间差异提示毒理学反应可能依赖剂量和宿主易感性。百草枯产生类似强氧化表型，表现为活性氧（ROS）过度生成和酶性抗氧化剂受抑，常伴炎症激活和屏障功能障碍，炎症过程进而导致肠道屏障功能障碍、食欲下降和体重减轻，最终形成恶病质。有机磷杀虫剂如毒死蜱也促进肠道组织氧化还原失衡，表现为谷胱甘肽水平下降、抗氧化酶活性降低和脂质过氧化增加；部分模型中KEAP1/NRF2通路激活提示暴露后存在代偿性抗氧化反应。杀菌剂中五氯苯酚和福美双显示明显氧化潜力，包括巯基耗竭、蛋白质羰基化增加、铁还原能力降低和刷状缘酶抑制，提示氧化应激与代谢和结构损伤密切相关；五氯苯酚在25—150 mg/kg b.w.范围内对酶性和非酶性生物标志物呈剂量依赖效应。总体而言，氧化还原失衡常伴随不同类别农药诱导的肠道损伤，但现有研究未能一致确定氧化改变是否先于炎症和上皮反应或与之同时发生。多数研究在单一或有限时间点评估氧化生物标志物，并非为建立氧化还原失衡、线粒体功能障碍、炎症和上皮损伤之间的时间或因果关系而设计；因此ROS产生、脂质过氧化、谷胱甘肽状态和抗氧化酶活性改变可能是早期毒性反应、细胞损伤下游后果或与炎症和线粒体通路双向互作的组成部分。证据支持氧化应激是反复出现且相互关联的肠道毒性机制，但其在毒理学序列中的精确时间位置可能取决于农药、暴露条件和实验模型。
4.2. 炎症激活与免疫失调（Inflammatory Activation and Immune Dysregulation）：炎症是农药诱导肠道损伤的主要轴线，常与氧化失衡并存。啮齿动物研究一致报告农药暴露后促炎细胞因子增加、免疫细胞浸润和经典炎症通路激活。ROS作为重要上游介质激活核因子κB（NF-κB）信号，促进IL-1、IL-8和TNF-α等细胞因子转录并放大黏膜免疫反应。除草剂提供一致证据：敌草快暴露增加NF-κB磷酸化、巨噬细胞浸润和循环IL-1β、IL-6、TNF-α，同时降低IL-10；百草枯诱导时间依赖性炎症反应，表现为CD11b、iNOS、HMGB1和IL-1β表达升高，早期改变可在数周内检出；急性暴露模型显示快速细胞因子升高和髓过氧化物酶（MPO）活性增加，百草枯诱导肺损伤中也描述类似氧化—炎症偶联。草甘膦基除草剂也表现免疫调节效应，包括白细胞群增加、浆细胞分化和肠组织内淋巴细胞性炎症。杀虫剂中，毒死蜱等有机磷在不同实验模型中与肠道炎症反应相关，表现为坏死、上皮水肿、细胞因子上调、MPO活性增加和NF-κB信号激活；肠道细胞因子产生也被提出可能连接局部肠道反应与胃肠道外效应，但需更多证据明确其范围和机制。溴氰菊酯和甲氰菊酯等拟除虫菊酯诱导炎症细胞浸润及TNF-α、IL-1β和IL-6时间依赖性升高；吡虫啉和久效磷等其他杀虫剂也与炎症标志物升高和肠道浸润相关。杀菌剂包括环氧康唑、丙硫菌唑、代森锰锌和福美双促进免疫细胞浸润和细胞因子表达增加的炎症反应。总体而言，炎症反应与农药诱导肠道改变反复相关，但其幅度和特征因农药类别、化合物、剂量和暴露条件而异；除草剂、杀虫剂和杀菌剂均与炎症改变相关，但研究的具体介质和通路差异较大。证据支持炎症是农药相关肠道毒性的重要组成部分，但其因果贡献及与其他机制的关系仍未完全解决。
4.3. 上皮屏障完整性破坏（Disruption of Epithelial Barrier Integrity）：肠上皮已成为农药毒性关键但历史上认识不足的靶点。越来越多证据显示化学暴露与屏障相关终点改变有关，包括紧密连接蛋白、黏液产生、上皮更新和绒毛结构。草甘膦基除草剂慢性暴露诱导异型增生、白细胞浸润、黏附分子分布改变和紧密连接表达变化；2,4-D长期暴露导致上皮变薄和异型病变，提示对慢性刺激的适应反应。敌草快持续引起严重结构破坏，包括绒毛紊乱、杯状细胞减少、黏膜肿胀以及闭锁小带蛋白-1（ZO-1）、claudins和黏蛋白等屏障相关蛋白表达下降；血清DAO、D-乳酸和FD4荧光等功能检测支持通透性受损。百草枯产生类似结构恶化，伴occludin和ZO-1表达下降及进行性黏膜损伤。有机磷杀虫剂也与屏障相关改变有关：毒死蜱降低紧密连接蛋白表达、增加凋亡、改变绒毛形态、延迟肠道成熟并升高DAO和脂多糖（LPS）等循环通透性标志物。其他杀虫剂包括甲氰菊酯、吡虫啉、马拉硫磷、克百威和久效磷与上皮脱落、杯状细胞耗竭、隐窝结构改变、遗传毒性事件和通透性增加相关。杀菌剂也影响上皮结构和屏障相关终点：五氯苯酚抑制刷状缘酶、损伤绒毛并诱导DNA损伤；百菌清、灭菌丹、克菌丹和丙硫菌唑促进凋亡、隐窝增生、黏膜变性和结构扭曲；环氧康唑和代森锰锌也诱导组织损伤和炎症浸润。重要的是，肠道屏障功能障碍证据随评估终点而异：ZO-1、occludin和claudins等紧密连接蛋白表达或丰度改变提供屏障调节改变的分子证据，但本身不能证明肠道通透性增加；功能通透性仅在较少研究中直接评估，DAO和LPS等循环标志物为屏障受损的间接指标，应视为互补而非等同证据。农药间比较也需谨慎，因为报告效应来自异质暴露条件，包括剂量、暴露持续时间、制剂和实验模型差异。总体而言，结构、分子和功能屏障相关改变可在多种农药暴露后发生，但改变类型和程度随化合物和实验条件而变化。
5. 跨农药类别的机制趋同（Mechanistic Convergence Across Pesticide Classes）：尽管化学结构和主要作用方式不同，所综述农药类别中仍识别出反复出现的生物学反应，尤其氧化还原稳态、炎症信号和上皮屏障完整性改变。然而，现有证据不支持适用于所有农药的普适事件序列；这些过程更可能相互关联，其相对贡献和时间关系随化合物、剂量、暴露持续时间、制剂和实验模型而变化。
6. 农药暴露相关体重改变（Body-Weight Alterations Associated with Pesticide Exposure）：体重改变在毒理学研究中常见，可能反映对农药暴露的多种生理和行为反应。部分农药与代谢紊乱和肥胖相关，但多数评估肠道毒性的实验模型报告增重减少或体重下降。敌草快和百草枯等除草剂常降低体重或摄食，但结果随暴露持续时间变化；草甘膦基除草剂和2,4-D在部分慢性模型中影响较小。毒死蜱等有机磷在不同发育窗口常降低体重，但慢性暴露后也有体重增加报告，提示代谢反应复杂。百菌清、丙硫菌唑和灭菌丹等杀菌剂与增重减少相关，其他杀菌剂影响可忽略。体重改变不应视为孤立终点，而可能反映摄食变化、全身毒性、代谢或内分泌改变、总体健康状态和胃肠功能障碍等多因素；肠上皮损伤可经绒毛萎缩、刷状缘破坏、消化酶活性下降和屏障完整性改变损害消化吸收能力，从而可能参与体重变化。然而，多数综述研究未设计验证肠道功能障碍是否直接介导所观察体重改变，因此体重改变应作为补充性毒理学终点，而非肠道损伤的特异性指标或直接后果。
7. 实验证据的整合解释（Integrated Interpretation of Experimental Evidence）：该综述将肠道识别为农药毒性关键但历史上认识不足的靶点。在所综述啮齿动物模型中，氧化失衡、炎症激活、上皮损伤和屏障功能障碍常共同出现，提示机制间存在相互作用，但其时间和因果关系仍未完全解决；这些关系的方向和时序尚未一致确立，并可能随农药类别、剂量、暴露持续时间、制剂和生物模型变化。实验条件异质性限制化合物间直接比较，也妨碍跨农药广泛外推。多数研究评估单一农药而非混合物，限制判断联合暴露产生相加、协同、拮抗或独立肠道效应的能力；需在环境相关暴露条件下设计农药混合物研究以阐明潜在相互作用。暴露持续时间是变异来源：短期暴露模型常报告氧化和炎症改变，较长暴露研究更多描述上皮、屏障和组织病理改变，但这些观察来自不同农药、剂量、制剂和实验模型，不能解释为普适的肠道损伤时间进程。另一异质性来源是纯活性成分与商业制剂的比较：部分研究评估制剂而非分离活性物质，结果不能必然完全归因于标示活性成分；商业制剂可能含表面活性剂、溶剂、助剂或其他共制剂，能够改变局部暴露、吸收和生物反应。所综述研究中分离活性成分与相应制剂的直接比较有限，现有证据不能清楚区分活性成分和共制剂对肠道毒性的相对贡献；未来研究应报告制剂组成，并在可能时直接比较活性成分与完整商业制剂。
8. 结论与展望（Conclusions and Perspectives）：总体而言，该综述综合的证据表明农药暴露可在实验模型中不良影响胃肠道完整性，但效应幅度和性质随农药、暴露条件和实验模型变化。肠道可能是农药诱导毒性的重要靶点；抗氧化防御系统和炎症信号通路的一致改变提示氧化失衡和免疫激活可能在上皮损伤中发挥作用，并可能参与营养吸收受损、体重下降或增重减少。由于摄入污染食物和水是人类主要暴露途径之一，理解农药对肠道生理的毒理学影响对改进风险评估框架至关重要。尽管物种间在解剖、酶活性和代谢能力方面存在差异，啮齿动物与人类共享关键生理和分子特征，使其成为研究环境诱导肠道毒性的有用实验模型；但鉴于暴露剂量、暴露途径、外源物代谢、肠道生理和肠道微生物群组成差异，将啮齿动物发现外推至人类应谨慎解释，这些差异可能影响农药诱导效应的幅度和机制并限制实验发现向人类健康的直接转化。
8.1. 优势与局限（Strengths and Limitations）：该综述批判性综合啮齿动物农药诱导肠道损伤的实验证据，将氧化应激、炎症激活和上皮屏障破坏识别为相互关联的机制；所纳入研究涵盖多样实验设计、啮齿动物品系和农药类别，尽管方法学存在差异，仍强化了核心机制发现的一致性。然而，仅聚焦肠上皮限制了对农药暴露更广泛胃肠道效应的评估，包括与肠道微生物群的潜在相互作用。文献局限包括部分实验模型暴露时间短和样本量有限，可能降低可重复性并复杂化毒理学结局解释；缺乏农药混合物研究也是限制因素，因其限制与真实世界暴露情景的比较。未来研究应优先设计良好的长期研究，纳入环境相关暴露情景、标准化上皮完整性标志物和能够阐明肠道损伤与全身疾病关系的整合方法；强化证据基础对提高转化相关性和改进农药风险评估框架至关重要。
8.2. 研究空白与未来方向（Research Gaps and Future Directions）：尽管在表征农药相关肠道毒性方面已有实质进展，但关于实验条件和终点的知识空白仍然存在。现有研究在暴露设计、持续时间、制剂、生物模型和肠道结局评估方面差异较大，限制直接比较和证据解释。当前文献的主要空白是农药混合物研究有限；真实世界暴露很少涉及单一化合物，人类和动物通常暴露于复杂化学环境，联合效应可能相加、协同或其他不可预测，新兴证据提示联合暴露的生物学效应不能可靠地由单一农药研究推断，因此解决该空白应成为未来毒理学研究优先事项。未来研究应着重提高实验模型可比性和转化相关性，并处理研究不足领域，包括环境相关暴露情景、联合暴露、发育和性别特异性反应、微生物群相互作用、暴露后恢复以及适用于实验和人类研究的肠道生物标志物。
