五种农药及其二元、三元组合对人肝癌HepG2细胞的联合毒性

摘要

为研究农产品中农药混合污染的联合毒性,选取生菜中应用广泛、广谱性强的5种农药(苯醚甲环唑、氯氰菊酯、烯酰吗啉、氯氟氰菊酯和啶虫脒)及其高频检出的二元、三元农药组合为研究对象,采用CCK-8(Cell Counting Assay Kit-8)法探究农药单剂及混合物对人肝癌HepG2细胞增殖的抑制毒性,基于单个农药剂量效应曲线按照等效应的联合毒性测定方法,应用浓度相加、独立作用和联合指数3个预测模型推导联合效应,并通过高内涵筛选系统分析农药混合物对人肝癌HepG2细胞凋亡的诱导作用。结果表明:不同农药对HepG2细胞增殖抑制的影响存在较大差异,但均具有明显的剂量-效应关系,其中苯醚甲环唑具有最强的细胞增殖抑制毒性,细胞活力的半数抑制浓度(EC50)为24.72μmol/L;其余农药毒性顺序为烯酰吗啉>氯氟氰菊酯>啶虫脒>氯氰菊酯。通过联合指数判定农药混合物的联合毒性效应的结果表明:所有二元组合均随农药浓度增大表现出细胞增殖抑制效应增强,联合效应由拮抗转为协同;三元组合烯酰吗啉+苯醚甲环唑+氯氰菊酯、烯酰吗啉+氯氰菊酯+啶虫脒的细胞增殖抑制效应分别为60%和18%时,联合效应由协同转为拮抗。同时,利用剂量减少指数量化农药混合物之间的协同效应研究表明,在上述两个三元组合的协同效应中,氯氰菊酯发挥较大作用。在凋亡毒性测定中,各农药单独处理组均会造成HepG2细胞凋亡率的显著提高,且呈剂量依赖性;三元组合烯酰吗啉+氯氰菊酯+啶虫脒在20.02~80.10μmol/L浓度范围内可诱导细胞凋亡水平显著提升。本研究明确了农药单剂和混合物对HepG2细胞增殖和凋亡毒性具有明显的剂量依赖效应,可为混合农药毒性评价以及风险监测提供科学依据。联合指数模型可以定量地描述农药混合物在不同组分和浓度下的相互作用,对比浓度相加和独立作用模型,可较准确地预测混合物的联合毒性,是一种有效的生态毒理学风险评估工具。