有机污染物的生态与健康风险评估一直是环境科学领域的前沿问题和研究热点之一。农药和多环芳烃（PAHs）是两类典型的环境有机污染物,多项研究证实其母体化合物及衍生物在环境介质中广泛存在。几丁质合成抑制剂（CSIs）是一类新型第三代杀虫剂,作为传统高毒农药的替代品被广泛应用于农林牧业的病虫草害防治中。PAHs是公认的持久性有毒物质（PTSs）,在环境中易发生光化学反应生成多种衍生物,其中低残、高毒的氧化PAHs（OPAHs）和硝基PAHs（NPAHs）备受关注。目前,关于这两类有机污染物的潜在生态安全与健康风险的毒理学证据仍然十分有限,尤其缺乏暴露-效应-机制的系统性研究。为此,本课题拟建立基于核受体介导的高通量风险评价体系,快速、高效的甄别效应化合物并明确其致毒机制,为环境有机污染物的生物安全性评估和健康风险管控提供技术支持和科学依据。主要研究内容如下:1.我国是农药生产和使用的大国,CSIs因其低生物毒性和节肢动物特异性而被广泛应用于农林牧业生产中。然而,越来越多的研究表明CSIs低剂量暴露仍能对非靶标生物产生毒害效应,从而凸显了对其生态与健康风险评估的必要性。本研究中,我们基于过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）和雌激素受体α（ERα）介导的体外双荧光素酶报告基因体系筛查14种CSIs对核受体的干扰效应;利用分子对接技术模拟效应化合物与受体的识别过程,预测二者可能的结合模式和作用位点;结合体内、体外模型,通过检测能量代谢关键信号分子和相关基因mRNA表达水平的变化探讨效应化合物诱导能量代谢紊乱及其潜在的分子机制。报告基因实验结果表明,5种CSIs表现出PPARγ激动效应,依据20%相对效应浓度(REC₂₀)对其强弱排序为:除虫脲（DFB）>氟啶脲（CFZ）>氟螨脲（FCX）>多氟脲（NFM）>氟虫脲（FF）;所测14种化合物均未对ERα产生干扰作用。分子对接模拟结果显示5种效应化合物可以通过不同的相互作用（氢键或π键）与PPARγ结合。进一步研究发现,DFB暴露能显著降低HepG2细胞和斑马鱼幼鱼体内三磷酸腺苷（ATP）含量,并促进丙酮酸和乳酸之间的转化。同时,线粒体基质酶和三羧酸（TCA）循环限速酶的mRNA表达水平下调,而糖酵解关键基因的表达则显著增强。此外,PPARγ抑制剂（GW9662）可有效缓解DFB引起的细胞内能量代谢改变。以上研究结果提示CSIs可通过激活PPARγ引起TCA循环受阻,糖酵解过程增强,诱导能量代谢紊乱。2.近期研究表明CSIs可能具有致癌潜力,环丙氨嗪（CMZ）已被列为潜在致癌物,其终生致癌风险约为0.02-1/百万人。然而,目前关于CSIs致癌风险的研究十分匮乏。缺氧相关信号通路是癌症研究领域的关注热点,缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达活性与肿瘤扩散潜能显著相关。为此,本部分研究基于双荧光报告基因体系评估14种CSIs对HIF-1α的干扰效应;通过划痕实验和Transwell侵袭实验考察效应化合物对HepG2细胞侵袭和迁移潜能的影响;利用qRT-PCR技术检测上皮-间质转化（EMT）和细胞外基质（ECM）标志因子表达的变化。结果表明,所测的14种受试化合物中,仅DFB和杀铃脲（TFM）表现出HIF-1α激动效应,其REC₂₀值分别为2.11×10^-5和7.92×10^-5 M。划痕实验和Transwell侵袭实验均可观察到HepG2细胞侵袭和迁移潜能随效应化合物暴露剂量的增加而显著增强。qRT-PCR检测结果表明,DFB和TFM暴露可诱导EMT激活和ECM降解,促进HepG2细胞侵袭转移进程。此外,早期胚胎与肿瘤细胞具有相似的侵袭性细胞表型,本研究发现DFB还可通过调控EMT及ECM相关标志因子的表达诱导斑马鱼早期发育毒性。3.1-硝基芘（1-NP）和3-硝基荧蒽（3-NFA）暴露可造成小鼠肝癌细胞中脂肪滴的积累,提示PAHs及其衍生物可能参与诱导脂质毒性。本部分研究利用双荧光报告基因实验和酶联免疫（ELISA）技术评估环境检出率较高的9种PAHs及其衍生物对PPARγ和ERα信号通路的干扰效应;利用qRT-PCR和UHPLC-QTOF-MS脂质组学技术阐明HepG2细胞受效应化合物扰动后的脂质代谢应答反应;在此基础上,结合油红O染色在体考察脂质代谢相关的斑马鱼早期发育毒性。在所检测的9种化合物中,PAHs和OPAHs对核受体信号通路无明显的干扰作用;3种NPAHs表现出PPARγ激动效应并显著提升了细胞内PPARγ含量,其激动效应强弱排序为:9-硝基蒽（9-NANT）>2-硝基芴（2-NFL）>3-NFA;4种NPAHs表现出ERα激动效应:3-NFA>1-NP>2-NFL>9-NANT,且均可促进细胞内雌二醇（E₂）分泌。qRT-PCR检测结果表明,3-NFA暴露可诱导HepG2细胞内脂质代谢关键基因表达。进一步对细胞样品进行脂质组学分析发现,53种甘油三酯（TAG）和2种胆固醇酯（CE）代谢水平升高,提示3-NFA暴露可以激活PPARγ和ERα信号通路,诱导HepG2细胞内脂质积累。斑马鱼胚胎/幼鱼实验结果表明,3-NFA暴露组PPARγ和E₂含量均显著增加,脂质代谢关键基因表达水平也呈剂量依赖性上调。此外,油红O染色可观察到斑马鱼幼鱼肝脏中脂滴显著聚积,进一步提示3-NFA参与诱导斑马鱼发育早期脂质代谢紊乱。4.PAHs可诱导致癌效应早已成为共识,然而HIF-1α是否参与其中尚不清楚。为此,本部分研究基于已建立的双荧光报告基因体系评价PAHs及其衍生物对HIF-1α的干扰效应;结合体内、体外模型,通过检测EMT和ECM关键标志因子mRNA表达水平的变化考察效应化合物引发的侵袭转移相关毒性。在所检测的9种PAHs及其衍生物中,PAHs和OPAHs对HIF-1α无明显的干扰作用;2种NPAHs表现出HIF-1α激动效应,其REC₂₀值分别为5.91×10^-7（1-NP）和1.49×10^-6 M（2-NFL）。体内、体外实验结果表明,效应化合物暴露可显著抑制上皮细胞标记物E-钙粘蛋白（E-cad）的mRNA表达水平,促进间质表型标记物纤粘蛋白（FN1）表达,诱导EMT激活。同时,ECM标志因子基质金属蛋白酶-2（MMP-2）及其抑制因子（TIMP-2）的表达平衡被打破,导致ECM降解。以上结果提示环境相关水平的NPAHs可以通过调控EMT及ECM标志因子的表达诱导侵袭转移相关毒性,而HIF-1α在这一过程中扮演重要角色。