基于代谢组学的新烟碱类杀虫剂吡虫啉的人体暴露特征研究

摘要

新烟碱类杀虫剂目前已成为杀虫剂市场份额最大的品种，吡虫啉是农区果园用量最大的新烟碱类杀虫剂。施药者在喷施作业时健康安全意识相对差，往往缺少适当的防护措施，而居住地毗邻农区的居民，会通过饮食摄入、空气吸入及皮肤接触等途径间接暴露于吡虫啉。为了对农区人群的吡虫啉暴露状况进行健康风险评价，本文探宄了我国农区果园周围人群中吡虫啉的暴露特征，揭示了施药前后尿液中吡虫啉的暴露差异及代谢规律，主要结果如下: 在河南典型果园区调研了119户果园种植家庭，包括果园施药者（119人）及家庭成员（156人），另外选取了毗邻果园区的幼儿园儿童（247人），及城区居民（42人）和儿童(53人)作为对照人群，共计617位志愿者，同时采集到尿液样本1926份。 建立了吡虫啉及代谢物6-氯烟酸（6-CNA）在尿液中的分析测定方法。该方法线性良好（R2≥0.9929），平均回收率为78.3-110.6％，变异系数(RSD)均≤8.0％，定量限(LOQ)为0.029-0.038ng/mL。 测定了所有尿液样本中吡虫啉和6-CNA的含量，为了消除个体差异，并采用尿肌酐值进行浓度校正。结果表明:目标物在尿液样本中100％被检出;施药后，农区居民尿液中目标物的浓度显著升高，在2d时达到最高值，之后随着时间延长逐渐降低，农区居民尿液中目标物浓度均高出城区居民的浓度值;不同性别施药者及居民吡虫啉暴露环境大体相同，女性尿液中目标物浓度值略高;农区青少年和老年人暴露浓度相对较高;农区儿童暴露浓度显著高于城区儿童，GM值相差3.30-4.49倍;年龄越小的儿童暴露风险越高;不同村庄人群暴露浓度不同，GM值相差1.13-3.28倍。 研究了施药者不同时间点尿液中代谢物的变化规律，结果表明，与施药前相比，施药后1d尿液样本中筛选到与吡虫啉含量显著相关的242种(ESI+)和170种（ESI-）均呈上调的差异代谢物，与甘油磷脂代谢、磷酸戊糖途径、甘氨酸，丝氨酸和苏氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、半乳糖代谢、组氨酸代谢、D-精氨酸和D-乌氨酸代谢等17个代谢途径相关，主要影响机体脂质代谢、氨基酸代谢、能量代谢及核酸代谢过程。在施药后3d及7d尿液样本中，仅少数差异代谢物水平呈现下调，仍未恢复至初始水平，表明吡虫啉暴露可能对机体产生潜在长期影响。 探究了吡虫啉的氧化应激效应。结果表明，施药后，居民尿液中8-OHdG含量升高，农区儿童尿液中8-OHdG含量高于城区儿童(p＞0.05)。尿液中吡虫啉和6-CNA浓度与8-OHdG浓度呈显著正相关关系（r为0.238-0.714，p＜0.001），暗示吡虫啉暴露可能引起机体潜在的氧化损伤。 综上所述，河南农业果区人群处于较高的吡虫啉暴露水平，该暴露水平可能引起潜在的人体健康风险。