阿维菌素作为生物农药家族最主要的杀虫剂成员之一,广泛应用于农林业生产领域,并在提高农作物产量等方面起到了极大的作用。随着阿维菌素的大量使用,人们对其毒理学效应的关注度也越来越高。作为农用杀虫剂,在杀虫机理方面的研究只明确认为是一种神经毒剂,但确认其并非具有唯一的作用靶标。同时,国内外越来越多的报道说明了阿维菌素在环境暴露中引起的毒性作用,其中大部分研究聚焦于阿维菌素对施用环境中非靶标生物的毒理学影响,而鲜见对人体细胞的毒性研究。本论文聚焦于阿维菌素的细胞毒性及分子机理,针对以Sf9细胞为代表的昆虫体细胞和以HeLa细胞、HepG2细胞为代表的人体细胞开展了系统性的体外细胞毒性实验进行研究。利用MTT实验和细胞克隆形成实验研究发现,阿维菌素具有降低细胞存活率、抑制细胞增殖的毒性影响,且对三种代表细胞无显著的选择性差异。利用单细胞凝胶电泳检测DNA损伤和用荧光免疫印迹法对组蛋白H2AX磷酸化的研究中发现,阿维菌素可以诱导细胞发生DNA损伤,并且具体表现为DNA双链断裂的严重损伤作用。针对线粒体及活性氧自由基的研究中发现,阿维菌素可以诱导线粒体的肿胀及细胞内活性氧自由基的产生和积累。通过增加抗氧化剂的方法研究发现,阿维菌素造成的活性氧自由基的产生与积累是引起DNA链发生损伤的主要诱因。在对阿维菌素引起的DNA损伤中研究发现,DNA链上受损碱基与嘌呤或甲酰胺基嘧啶相关;阿维菌素致使DNA受损的过程还引起了8-羟基脱氧鸟苷(8-oxodG)的产生,而该物质会使DNA链发生空间结构的改变,这种改变具有引起突变和诱发癌变的潜在毒性。对DNA损伤监控和修复关键蛋白PARP的试验检测中发现,阿维菌素引起了 PARP的被切割,其中24kD多肽和DNA的持续性结合将会导致DNA不能被修复,引起细胞死亡。而PARP的切割主要来源于细胞凋亡过程中caspase3的活化,这预示着阿维菌素引起DNA损伤后,很可能通过凋亡机制的启动,完成对细胞增殖的抑制或者引起细胞死亡。通过Hoechst染色实验、AO/EB染色实验、Annexin V-FITC/PI双染和流式细胞术研究证实,阿维菌素具有诱导细胞凋亡的能力。通过对线粒体膜电位、细胞色素C、caspase9、caspase3、Bax/Bcl-2的研究发现,阿维菌素对细胞凋亡的诱导与线粒体信号转导途径相关;而利用caspase特异性抑制剂抑制caspase3活性后,发现细胞凋亡比率下降,这也说明阿维菌素诱导细胞凋亡具有caspase依赖特性。利用透射电子显微镜检测及MDC染色发现,阿维菌素诱导下的细胞内出现了典型的自噬特征,而在进一步对自噬发生标志蛋白LC3Ⅰ/Ⅱ、Beclin1、p62的试验检测中确认了自噬的发生。通过对细胞ATP含量的检测及对自噬信号转导通路相关蛋白mTOR、AMPK、p70s6k的磷酸化表达研究中发现,阿维菌素可能通过对线粒体的损伤作用,降低了细胞ATP含量从而激活了 AMPK/mTOR介导的自噬信号通路,进而通过影响下游的p70s6k的磷酸化水平对细胞的生长、增殖和存活产生影响。针对昆虫及人体不同细胞系,探索阿维菌素的细胞毒性及分子机理,有助于揭示阿维菌素的潜在杀虫机理,为新农药创制奠定科学基础;更有助于明确阿维菌素对人体健康的潜在威胁,为日益凸显的农药安全问题提供深层次有效评价方法。