毒物的昼夜节律性

昆虫对某些杀虫剂具有昼夜敏感性的变化。比如在20:00对实验动物染毒对硫磷（parathion）的死亡率最高，为57%；08:00染毒的死亡率最低，仅为20%，两者相差2.85倍。用敌敌畏（dimethyl-dichloro-vinyl-phosphate，DDVP或Dichlorvos）染毒的结果与对硫磷基本一致，死亡率峰值在19:00，谷值在07:00。说明有机磷农药对动物的急性毒性与染毒时间有明显的相关性。经苯巴比妥钠诱导后，对硫磷和DDVP各时间组死亡率的节律性消失，同时肝微粒体酶出现以15:00时为峰值的含量变化节律。结果提示，对硫磷和DDVP的时间毒性并非主要由代谢因素造成，可能与体内靶部位的敏感性变化有关。

有机磷农药的毒性作用靶点是胆碱酯酶，因此，在探讨有机磷农药的毒性作用规律时，必须首先清楚胆碱酯酶的时间节律。在正常动物体内，胆碱酯酶的活性存在以24h为周期节律变化。胆碱酯酶活性峰值在06:00前后，谷值则在18:00左右。经过有机磷染毒的动物，该节律受到破坏，表现为参数紊乱或节律消失。胆碱酯酶活性与有机磷染毒后的死亡率节律在位相上呈互为倒置的关系，即在活性的峰值期染毒死亡率较低，在活性的谷值期死亡率高。提示有机磷农药的时间毒性节律与染毒时间相对应的胆碱酯酶活性状态直接相关。

长期以来，一直将除虫菊酯类（pyrethrins）农药的毒性作用机制归结为物理作用，即对神经传导的电生理效应，引起膜结构的损伤和离子通道的障碍等，且认为与胆碱酯酶是否被抑制无关。实验证实，在急性中毒时这些机制是成立的，但在亚急性染毒条件下，大鼠血清和红细胞胆碱酯酶均呈现剂量依赖性抑制。表明长期染毒条件下，拟除虫菊酯类对胆碱酯酶可以有抑制作用，但这种抑制作用发生较为缓慢，很可能是一种间接的或次级的毒效应。

分别以高、中、低三种剂量在1天中的4个时间点对小鼠灌胃染毒，观察白细胞总数及其分类节律的改变情况。结果显示，在低剂量染毒组小鼠中，虽然节律仍然存在，但是节律的各项参数（中值、振幅和峰值位相）都发生了改变；而中、高剂量染毒组小鼠中的昼夜节律遭到破坏。对大鼠亚急性染毒后，血中白细胞总数及嗜中性粒细胞百分比的昼夜生理节律消失。同时发现，在白细胞生理节律的峰值相染毒，受到的影响最大。提示白细胞系统对有机磷农药的毒作用存在着相对时间敏感性。

某些毒物对机体免疫系统的时间节律有较为明显的影响。比如，正常小鼠血清中白蛋白及α、β和γ球蛋白的含量有近日节律变化。氯氰菊酯（cypermethrin）染毒后1～2周，β球蛋白的节律受到破坏，其他球蛋白和白蛋白的节律峰值位相也出现较大改变；随着剂量的增加，4种蛋白质含量的节律全部消失，同时出现白/球比例倒置。

血清中一些抗体（如IgG和溶血素）在正常小鼠体内存在昼夜节律。以3种剂量的氯氰菊酯染毒小鼠后发现，高剂量组染毒后第3天抗体节律消失；中等剂量组第7天节律消失；而低剂量组则要到第14天时节律才消失。在1/3 LD50和1/30 LD50两种剂量下，氯氰菊酯染毒导致外周血T细胞中cAMP含量升高，cGMP含量降低，cAMP/cGMP比值增大。染毒后cAMP和cGMP含量及比值的生理性节律消失，表现为各时间点cAMP和cGMP含量的波动减少，在一个相对狭窄的水平内变化。

多数农药（杀菌剂、杀虫剂和除草剂）对RNA、DNA及蛋白质合成的时间节律有影响，主要表现为节律的周期、振幅、平均水平和峰值位相等参数改变。用杀虫剂阿特拉津（Atrazine）给大鼠染毒后，可见给药组肾上腺中DNA的波动幅度、高峰期时间都有明显改变。

对毒物作用昼夜节律机制的研究还表明，毒性的昼夜节律变化可能与吸收、代谢和排泄的速率及靶器官敏感性的昼夜变化有关。经口染毒的吸收速率显然受胃内食物数量的影响，因此进食时间可能是毒物作用节律性变化的一个重要原因。

铅染毒前大鼠血中脂质过氧化物（lipid peroxide，LPO）含量在12:00最高，在00:00最低。铅染毒后，各剂量组大鼠LPO含量均比染毒前明显升高，且随染毒剂量的增大而升高，呈明显的剂量-效应关系，以06:00和12:00两个时间点最为显著。经硫酸锌联合处理后，大鼠各时间点的LPO含量均比单独铅染毒相应剂量组低。这些结果提示，毒物可以影响内时钟（internal clock）的输出，改变正常的昼夜节律。正常的生物节律也可以作为一种生物标志物（biomarker）来检测毒物的有害效应。