Environmental Science & Technology｜章涛团队发现人体内新烟碱农药远超出预期的生物半衰期，为其人群风险评估提供了新依据

       近日，我院以第一完成单位在环境领域顶级期刊Environmental Science & Technology (IF=11.3) 发表题为“Combining Biomonitoring Data and a Pharmacokinetic Model to Estimate the Extended Half-Life of Neonicotinoid Insecticides in Humans”的研究论文。本项工作首次将人体生物监测数据与动物药代动力学模型相结合，精准估算了新烟碱类杀虫剂（NEOs）在人体内的真实生物半衰期，揭示了其远超既往认知的持久性及生物累积风险，为这类全球广泛使用农药的人体健康风险评估提供了关键参数与方法学范式。

       NEOs是全球农业中应用最广泛的杀虫剂之一，但它们在人体内的药代动力学参数——特别是分布容积（Vd）和生物半衰期——长期缺失。既往研究仅能基于单次染毒后的尿液浓度估算出数小时的“尿液消除半衰期”，无法反映组织蓄积和持续环境暴露下的真实体内动态。本研究通过172对中国人配对尿液与血液样本，首次系统探明了6种母体NEOs及其代谢物的肾清除率（CLrenal），发现其存在显著的结构依赖性：稠合双环类NEOs（如吡虫啉IMI、噻虫啉THD、噻虫嗪THM）的CLrenal受水溶性主导，而非稠合单环类（如啶虫脒ACE、噻虫胺CLO、呋虫胺DIN）则与脂溶性呈正相关，提示不同亚类的排泄机制存在本质差异（如图1）。

图1 NEOs的肾清除率（CLrenal）与水溶性及log kow的关系。

       为进一步获取Vd，团队开展了小鼠静脉注射实验，基于一室模型对数线性回归精确测定了ACE、IMI、DIN的Vd，分别为306、460、700 mL/kg（图2）。将人源CLrenal与鼠源Vd代入经典药代动力学方程后，估算出三种NEOs在人体内的真实生物半衰期：ACE为15.5天，IMI为24.8天，DIN长达53.7天。蒙特卡洛不确定性分析与敏感性分析证实，即使在最保守的假设下（总清除率为肾清除率的2倍、尿量增加50%），半衰期仍达5.17–17.9天，是此前报道尿液消除半衰期（2.50小时–1.45天）的数十至数百倍。

图2 基于小鼠静脉注射实验对啶虫脒（ACE，图a）、吡虫啉（IMI，图b）和呋虫胺（DIN，图c）血药浓度随时间的对数线性回归。

       这一显著差异的根本原因在于：既往研究反映的仅为血液快速清除相，而本研究探究的是由组织分布和缓慢再分配所决定的终末消除相。本研究观测到的血/尿浓度比值（ACE：1.58；IMI：1.66；DIN ：2.38）均大于1，直接证实了这些农药在人体稳态下的系统性滞留。DIN因其与人血清白蛋白更强的结合亲和力及最大的Vd，展现出最长的半衰期。

       本研究在国际上率先证实，NEOs在人体内的生物半衰期长达数周至数月，这一特征使其具备显著的生物蓄积潜力。即使在持续低水平环境暴露下，NEOs仍可在体内逐步累积，导致内暴露负荷可能超外暴露摄入水平，形成“药代动力学放大”效应，进而放大慢性毒性风险。与此形成鲜明对比的是，传统有机磷及拟除虫菊酯类杀虫剂在人体内数小时内即可完成清除。这一差异揭示了NEOs独特的人体生物半衰期，也凸显了现行以外暴露为核心的风险评估框架的局限性。本研究建议，亟需将基于内暴露的生物监测指标及跨物种药代动力学校正因子纳入未来的健康风险评估体系。

       论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.5c18046

       该论文为中山大学和中国环境科学研究院联合研究。论文第一完成单位为中山大学农业与生物技术学院。我院章涛教授为第一作者/通讯作者，我院宋世明副教授、中国环境科学研究院赵天慧副研究员为共同通讯作者；中国环境科学研究院吴丰昌院士等为合作作者。本研究得到了国家自然科学基金（No. 42477295, 22306209, 42330710）及深圳市科技计划项目（No. JCYJ20250604174538049, JCYJ20250604174533043）的资助。

初稿：宋世明   初审：章涛   审核：辛国荣   终审：杨德胜