《Reproductive Toxicology》：Prenatal exposure to the fungicide flutolanil induces developmental and hepatic toxicity in pregnant rats and their fetuses: Insights from
In Vivo and
In Silico studies and the protective role of
Chlorella vulgaris
編輯推薦：
本研究評估了氟唑菌酰胺（FLTN）商業制劑對孕鼠及胎兒發育和肝毒性的影響，發現FLTN-CF在170和510 mg/kg劑量下導致胎兒吸收率增加、生長遲緩、骨骼畸形及肝氧化應激損傷。分子對接顯示FLTN與SOD、CAT等抗氧化酶及CDK2等細胞周期調控蛋白存在相互作用。預處理孕鼠和小鼠胎兒于500 mg/kg小球藻可緩解FLTN毒性，恢復抗氧化平衡，減少發育和肝損傷，并逆轉細胞周期阻滯。胎兒對FLTN更敏感。研究提示低劑量小球藻可作為孕期農藥暴露的膳食保護策略。
薩瑪·S·阿拉法（Samah S. Arafa）| 穆罕默德·阿德爾（Mohammed Adel）| 奧斯曼·F·阿卜杜勒扎赫爾（Osman F. Abdelzaher）| 蘇丹·A·阿爾法瓦茲（Sultan A. Alfawaz）| 內爾敏·M·努爾丁（Nermeen M. Nooreldien）| 魯阿·亞西爾·阿爾塔耶布·穆罕默德（Ruaa Yasir Altayeb Mohamed）| 阿斯瑪·M·阿卜杜勒-阿澤茲（Asmaa M. Abd El-Azez）| 哈娜·A·阿卜杜勒-加瓦德（Hanaa A. Abd El-Gawwad）| 薩拉赫·M·埃爾-沙爾卡維（Salah M. EL-Sharkawy）| 埃曼·斯威德（Eman Sweed）| 西瑪·阿卜杜勒薩塔爾（Shimaa Abdelsattar）| 阿斯瑪·A·埃爾-達什安（Asmaa A. EL-Dahshan）| 梅爾瓦特·艾哈邁德·阿卜杜拉布（Mervat Ahmed AbdRabou）| 多阿·賽義德·阿卜杜勒拉赫曼（Doaa Sayed Abdelrahman）| 艾哈邁德·M·阿特瓦（Ahmed M. Atwa）| 法特瑪·埃爾-賽義德·埃爾·德梅爾達什（Fatma El-Saeed EL Demerdash）
埃及梅努菲亞大學（Menoufia University）農業學院農藥系，希賓埃爾科姆（Shibin Elkom）
摘要
氟托拉尼爾（Flutolanil，FLTN）是一種廣泛使用的琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑，其潛在的健康風險引發了人們的關注。本研究考察了商業制劑FLTN（FLTN-CF）對懷孕大鼠及其胎兒在器官發生期間的影響，以及小球藻（Chlorella vulgaris，C. vulgaris）的潛在保護作用。母體暴露于FLTN-CF（劑量為170毫克/千克和510毫克/千克）會導致胎兒吸收增加、生長遲緩、骨骼畸形和形態異常。對母體和胎兒肝臟的組織病理學檢查顯示了明顯的損傷。FLTN-CF還引發了氧化應激，表現為丙二醛水平升高以及谷胱甘肽、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性降低。流式細胞術證實FLTN-CF導致母體和胎兒肝細胞停留在G1期。分子對接實驗支持了這些發現，表明FLTN與關鍵抗氧化酶（SOD1、SOD2、SOD3、GPx1、CAT、GS和GCLC）以及G1期細胞周期調控因子（CDK2、Cyclin E1、CDK4、CDK6和Cyclin D1）之間存在相互作用。預先給予小球藻（劑量為500毫克/千克）可以減輕FLTN引起的毒性，恢復抗氧化平衡，減少發育和肝臟損傷，并緩解細胞周期紊亂。值得注意的是，胎兒比母體更容易受到FLTN-CF的毒性影響。總體而言，這些結果表明，在高農藥暴露地區，低劑量的小球藻可能提供一種預防妊娠期間農藥毒性的膳食策略。
引言
琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHIs）是一類主要的農業殺菌劑，目前根據其作用機制被殺菌劑抗性行動委員會（Fungicide Resistance Action Committee，FRAC）劃分為24種化合物[1]。這些化合物被廣泛用于控制作物中的真菌病害，因此在環境中普遍存在。人類接觸這些化合物的方式包括皮膚接觸、吸入和攝入[2]。氟托拉尼爾（FLTN，化學式N-(3-(1-methyl ethoxy) phenyl)-2-(trifluoromethyl) benzamide）作為一種SDHI類殺菌劑，通過抑制琥珀酸脫氫酶（SDH）來干擾線粒體呼吸作用，而SDH是電子傳遞鏈中的關鍵酶[3]。鑒于SDH在線粒體代謝中的重要作用，接觸SDHIs會對非目標生物（包括人類）構成潛在風險[4]。
盡管FLTN在口服后吸收率很高（可達70%），并且不被認為是生物累積性的，但其廣泛使用仍引發了環境和生物暴露方面的擔憂[5]。在作物、土壤和水中檢測到了FLTN的殘留物，濃度范圍從微克到毫克/千克或毫升不等[5][6]。其主要代謝物M-4通過尿液和糞便迅速排出體外[5]。體外研究表明，FLTN在人類和多種動物物種中的代謝過程具有相似性[5]。
盡管FLTN具有毒代動力學特性，但其對哺乳動物系統的毒理學效應仍很大程度上尚未被探索。妊娠期前階段對環境中的外源物質特別敏感，妊娠期間接觸農藥與不良后果相關，包括流產、死產和胚胎毒性[7][8]。來自斑馬魚等水生模型的證據表明，FLTN可誘導發育毒性[9]。然而，其對哺乳動物胎兒發育的影響仍不清楚。鑒于這一發育窗口期的脆弱性以及缺乏關于FLTN在妊娠期間潛在影響的研究，進一步的研究是必要的。
肝臟作為負責外源物質代謝和解毒的主要器官，特別容易受到農藥的損傷[10]。先前的研究表明，FLTN通過氧化應激途徑在斑馬魚和HepG2細胞中誘導肝毒性，其特征是活性氧（ROS）生成與抗氧化防御之間的失衡[11][12]。然而，迄今為止尚未有研究探討FLTN對妊娠期哺乳動物肝臟的影響，也未探索其對發育中胎兒肝臟的影響。
小球藻（Chlorella）屬于綠藻門（Chlorophyta）中的一個單細胞綠藻屬[13]。小球藻（C. vulgaris）被廣泛用于生產可商業購買的營養食品，形式為片劑和粉末[14]。C. vulgaris含有多種宏量和微量營養素，包括礦物質、維生素、α-和β-胡蘿卜素、多糖、ω-3和ω-6多不飽和脂肪酸以及葉綠素色素[14]。它具有保肝和解毒作用[15]，其蛋白質包含所有對人類生長和健康必需的氨基酸[16]。
Lee等人在一項臨床研究中發現，每天給52名吸煙者服用6.3克小球藻片劑六周后，對其有積極影響[17]。此外，Nakano等人[18]發現，每天攝入6克（30片）小球藻可顯著改善孕婦的營養狀況，并預防妊娠期高血壓和貧血。先前的研究確定，雄性和雌性大鼠可以安全地攝入小球藻飼料長達13周[19]。C. vulgaris可能減輕如敵草快（diazinon）和氯吡硫磷（chlorpyrifos）等農藥對尼羅羅非魚（Nile tilapia）造成的炎癥和氧化應激[20]。此外，在接觸溴氰菊酯（deltamethrin）的大鼠中，C. vulgaris還能改善睪丸的氧化/抗氧化狀態[21]。目前，記錄C. vulgaris對抗FLTN誘導的毒性的研究仍較少[22]。
本研究考察了FLTN暴露對懷孕大鼠及其胎兒在器官發生階段的發育和肝毒性影響，并試圖確定C. vulgaris是否具有保護作用，以減輕FLTN引起的毒性。
化學物質
化學物質
本研究使用的FLTN商業制劑（Moncut，含FLTN 25%）來自埃及的Shoura公司。使用該制劑反映了現實世界的暴露情況，并與近期文獻一致，這些文獻強調忽略助劑毒性可能會低估實際危害[22]。粉末狀的小球藻（NRC）由埃及吉薩的國家研究中心（National Research Centre）的藻類生物技術部門提供。該菌株已經過鑒定，并以序列標識符LC333291進行登記。
C. vulgaris粉末的組成
使用GC–MS方法鑒定了小球藻（Chlorella vulgaris）甲醇提取物的化學成分。通過將質譜中的相對保留時間與光譜儀數據庫庫中記錄的參考化合物進行比較，解釋了碎片化模式。在提取物中檢測到了14種分子，這些分子占總成分的100%。
主要成分包括順-13-二十二碳烯酸（27.55%）和棕櫚酸（TMS，十六烷酸）。
討論
包括FLTN在內的SDHI類殺菌劑的環境危害日益受到關注。本研究的一個關鍵方法學選擇是使用FLTN-CF（Moncut?，含FLTN 25%）而不是單獨的活性成分。這一決定基于這樣一個事實：人類、動物和環境接觸到的不是純活性物質，而是含有各種溶劑、表面活性劑和助劑的市售制劑。忽略助劑的毒性會導致對實際危害的誤判。
結論
本研究證明，FLTN-CF以劑量依賴的方式對大鼠胎兒產生致畸和肝毒性作用，其嚴重程度高于對母體的影響。分子對接實驗結果證實了這一現象，表明FLTN與關鍵抗氧化酶（SOD1、SOD2、SOD3、GPx1、CAT、GS和GCLC）以及G1期細胞周期調控因子（CDK2、Cyclin E1、CDK4、CDK6和Cyclin D1）發生相互作用。C. vulgaris在劑量為500毫克/千克時能有效減輕這些毒性作用，這可能與其抗氧化作用有關。
縮寫說明
- SDHIs：琥珀酸脫氫酶抑制劑。
- FLTN：氟托拉尼爾。
- C. vulgaris：小球藻（Chlorella vulgaris）。
- MDA：丙二醛（Malondialdehyde）。
- GSH：還原型谷胱甘肽（Reduced glutathione）。
- SOD：超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）。
- CAT：過氧化氫酶（Catalase）。
- GPx：谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase）。
CRediT作者貢獻聲明
薩拉赫·M·埃爾-沙爾卡維（Sharkawy Salah M. EL）：撰寫、審稿與編輯、數據可視化、方法論設計、實驗設計、數據管理。
哈娜·A·阿卜杜勒-加瓦德（Hanaa A. Abd El-Gawwad）：撰寫、審稿與編輯、數據可視化、方法論設計、實驗設計、數據管理。
魯阿·亞西爾·阿爾塔耶布·穆罕默德（Ruaa Yasir Altayeb Mohamed）：撰寫、審稿與編輯、數據可視化、方法論設計、實驗設計、數據管理。
法特瑪·埃爾-賽義德（Asmaa M. Abd El-Azez）：撰寫、審稿與編輯、數據可視化、方法論設計、實驗設計、數據管理。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的研究結果。
致謝
努拉·賓特·阿卜杜勒拉赫曼公主大學（Princess Nourah Bint Abdulrahman University）研究人員支持 項目編號（PNURSP2026R775），
沙特阿拉伯利雅得努拉·賓特·阿卜杜勒拉赫曼公主大學。
