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新烟碱类杀虫剂对昆虫烟碱型乙酰胆碱受体具有高度的选择性,对哺乳动物毒性较低。但是研究发现新烟碱类杀虫剂不仅作用于非靶标生物蜜蜂,还会对哺乳动物造成有害影响。动物实验结果发现新烟碱类杀虫剂可增加小鼠和大鼠的患癌风险,但毒性机理仍不清楚。本研究根据表观遗传学变化在环境污染导致的健康危害中起到早期调控作用,研究几种代表性新烟碱类杀虫剂对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的DNA甲基化修饰的干扰作用,通过联合分析研究DNA甲基化调控紊乱与基因异常表达间的关联,并与大鼠表达谱数据对比分析探究新烟碱类杀虫剂的跨物种毒性靶标及种属差异。主要研究内容和结果如下:(1)0.5μM-500μM的啶虫脒(ACE)、烯啶虫胺(NIT)和环氧虫啶(CYC)暴露48小时后对hBMSCs基因组整体甲基化产生抑制作用,并且可能为由TET介导的主动去甲基化过程造成的。噻虫嗪(TMX)使细胞基因组甲基化水平升高,呋虫胺(DIN)对基因组整体甲基化水平的影响尚不明确。(2)ACE暴露导致hBMSCs基因组87个位点及21个区域的甲基化状态发生改变。在差异甲基化基因富集通路网络中,阿尔兹海默症、多巴胺能突触、凋亡和丙型肝炎等处于中心节点位置。GSK3B、ITPR2、EIF2AK3和EIF2S1多次富集,对ACE暴露敏感。(3)ACE暴露导致501个基因显著差异表达并富集出34条通路。差异基因网络分析筛选出CXCL8、THBS1、CCND2、MDM2、EGF和WISP1六个枢纽基因。差异甲基化与差异表达基因集合分析发现ABI3BP和CCL26同时差异表达和差异甲基化,联合网络分析筛选出20个枢纽基因,其中RELN、NOS1和SMAD2的甲基化状态发生改变。(4)跨物种分析发现新烟碱类杀虫剂暴露后,hBMSCs与大鼠神经元细胞表达谱筛选出4个共性差异表达基因:FMO3、EGR3、MYCT1和HMGA2。富集分析发现JAK-STAT信号通路和PPAR信号通路在hBMSCs与大鼠小脑神经元细胞中均受影响,但hBMSCs中有较多数量的与细胞周期调控和癌症相关的通路受到干扰。WGCNA分析发现具有不同共表达模式的基因簇与物种间的相关性差异较大。本研究发现新烟碱类杀虫剂暴露干扰hBMSCs细胞基因组整体甲基化水平、特异位点的DNA甲基化状态以及基因表达谱,受干扰的靶基因和生物学通路主要涉及神经系统及癌症相关的通路,提示有必要进一步深入研究相关健康危害。研究结果为新烟碱类杀虫剂的毒理学研究和健康风险评价提供科学依据和参考方法。