农药和金属是环境中两类重要的污染物。全球每年大约有100-250万吨的农药用于农业、住宅和公共卫生等方面,大量文献表明其母体化合物或代谢产物在环境中广泛存在。由于矿物开采加工和电子垃圾的废弃,金属污染也越来越受到人们的重视。已有多项研究证明许多农药和金属是环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs),可以通过模拟或拮抗生物体内源激素,干扰激素受体的正常功能。皮质激素包括糖皮质激素和盐皮质激素,通过与其特异性受体[即糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)和盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor,MR)]结合并转录激活调控下游基因表达,从而发挥生理功能。这两种皮质激素受体在大脑、肾、肝、心血管、结肠等多种组织和器官中表达,起着不可或缺的作用。然而,目前关于EDCs与GR、MR之间相互作用的研究仍然十分有限。因此建立快速筛选类/抗皮质激素EDCs的检测方法和评价体系,为EDCs的环境安全和健康风险评价提供科学依据,对保障人民健康与安全有重大现实意义。本论文主要研究内容如下:(1)使用双荧光报告基因实验、激素响应基因实验,检测34种常用农药及农药代谢产物对GR的干扰作用,并利用分子对接对其机制进行初步探索。所测34种化合物对GR均不存在的显著的激动作用。而其中12种化合物,包括5种拟除虫菊酯(氯氰菊酯、联苯菊酯、高效氯氟氰菊酯、3-苯氧基苯甲醇(3-PBA)和苄呋菊酯)、4种有机氯(o,p’-DDT、p,p’-DDT、p,p’-DDE和甲氧滴滴涕)、氨基甲酸酯杀虫剂乙硫苯威、三嗪除草剂莠去津和杀真菌剂甲苯氟磺胺显著抑制了GR转录活性。苄呋菊酯、乙硫苯威、联苯菊酯、高效氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、p,p’-DDT、o,p’-DDT、甲氧滴滴涕和甲苯氟磺胺,表现较强的GR拮抗活性,其化合物抑制糖皮质激素作用的20%的相对浓度(RIC20)低于10-6M。进一步实验发现,4种有机氯农药、联苯菊酯和3-PBA抑制了大鼠肝癌细胞H4IIE中糖皮质激素响应基因烯醇丙酮酸磷酸羧激酶(phosphoenol pyruvate carboxykinase)的表达,o,p’-DDT和甲氧滴滴涕还可抑制精氨酸酶(arginase)和酪氨酸氨基转移酶(tyrosine aminotransferase,TAT)的转录表达。氯氰菊酯和甲苯氟磺胺也可抑制TAT的表达。在小鼠免疫细胞J774A.1中,高效氯氟氰菊酯、苄呋菊酯、3-PBA、o,p’-DDT、p,p’-DDT、p,p’-DDE、甲氧滴滴涕和甲苯氟磺胺,显著降低了糖皮质激素诱导的抗炎蛋白GILZ基因的表达。分子对接模拟结果显示筛选出的12种拮抗剂与GR的结合可能具有不同的结合模式。我们的研究结果表明,多种农药和农药代谢产物存在糖皮质激素干扰作用,对人体健康和生态环境存在潜在风险。(2)检测了 43种常用农药及农药代谢产物对MR的干扰作用,并对其干扰机制进行了初步探索。所测农药对MR均不存在显著的激动作用。而其中16种化合物,包括4种拟除虫菊酯农药(氯氰菊酯、联苯菊酯、苄氯菊酯、氰戊菊酯)、4种有机氯农药(o,p’-DDT、p,p’-DDT、p,p’-DDE和甲氧滴滴涕)、2种有机磷农药(乙酰甲胺磷、乐果),酰胺类除草剂甲草胺、三嗪除草剂特丁津、三嗪除草剂莠去津代谢产物、氨基甲酸酯类杀菌剂代森锌、苯基吡唑类杀虫剂氟虫腈,显著的减弱了醛固酮对MR转录活性的激活,具有盐皮质激素拮抗作用。进一步实验发现,这16种MR拮抗剂显著抑制了人血管平滑肌细胞中的盐皮质激素响应基因碱性磷酸酶(alkaline phosphatase)的表达,并干扰了 MR介导的醛固酮在肝癌细胞SMMC-7721中抑癌作用。联合暴露实验中,这16种MR拮抗剂混合物在低浓度下即可表现出明显的MR拮抗作用。与相加作用模型、独立作用模型方程式预测值比对,联合暴露的拮抗作用符合相加模型。MR核转移实验结果表明,抑制醛固酮诱导的MR核转移是化合物干扰MR转录活性的重要机制之一。(3)检测了 15种常用金属对GR以及MR的干扰作用。在最高无细胞毒性浓度下,15种金属均未表现出类糖/盐皮质激素活性。有7种金属盐表现出明显的GR拮抗作用,5种金属盐表现出MR拮抗作用。除了 Cu(Ⅱ)和Li(Ⅰ)以外,Ba(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Sn(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)是首次被报道可干扰GR的转录活性。同时,本研究也是首次证明Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Li(Ⅰ)、Mn(Ⅱ)和Sn(Ⅱ)暴露干扰了 MR的转录活性和MR介导的醛固酮对肝癌细胞SMMC-7721的抑癌作用。其中,Pb(Ⅱ)、Li(Ⅰ)和 Sn(Ⅱ)对GR和MR都有拮抗作用;Ba(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和 Zn(Ⅱ)只抑制GR的转录活性;而Cd(Ⅱ)和Mn(Ⅰ)只对MR有拮抗作用。