目的环境介质和农副产品中普遍残留的新烟碱类化学品对环境生物体和人类存在巨大的健康风险,其可通过干扰机体神经元的正常发育并引起神经毒性,但乙酰胆碱酯酶(AChE)介导的新烟碱类化学品的神经毒性效应及其构-效关系尚不明确。有鉴于此,本研究拟选择四种结构具可比性的新烟碱类化学品为研究对象,从细胞和分子水平探究神经元AChE介导的新烟碱类化学品的神经毒性效应,并剖析构-效关系。材料与方法人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)实验和计算毒理学技术相结合,例如:胞内AChE活性测定、分子对接、长时间分子动力学、结合自由能和氨基酸残基能量分解等,比较新烟碱类化学品与AChE的毒性亲和性,探讨新烟碱类污染物分子中的关键官能团在该类化学品与AChE的毒性过程中的作用,阐明化学品与AChE神经毒性作用模式差别,构筑构-效关系模型。结果研究结果显示,四种新烟碱类化学品,吡虫啉(PLX4032IMI)、噻虫胺(CLO)和噻虫啉(THI)、啶虫脒(ACE)均能对SH-SY5Y细胞的胞内AChE活性产生显著的抑制效应,IC50值分别为1.46 mM、2.48 mM、2.96 mM和4.02 mM。毒性作用模式分析结果表明,四种新烟碱类化学品与AChE结构域内的重要氨基酸残基之间产生的非共价作用强度依次减弱,说明IMI对AChE的酶活有最大的抑制效应(即最强的神经毒性),这与SH-SY5Y细胞实验结果相符。同时,IMI分子上的强吸电子基团硝基与起催化作用的关键氨基酸残基Ser-203以及构成胆碱结合位点的Tyr-337残基形成了稳定的氢键网络,这对于稳定IMI在活性空腔内的构象、增强其与AChE的毒性亲和性有重要贡献。神经毒性作用过程的动态研究结果表明,IMI对AChE结构柔性的扰Primary biological aerosol particles动明显强于THI和ACE,且含硝基的IMI和CLO的非共价键强度呈现增强的趋势。自由能解析结果进一步说明,IMI(-36.5 kcal mol~(-1))和CLO(-30.4 kcal mol~(-1))体系的自由能明显低于THI(-28.6 kcal mol~(-1))和ACE(-25.1 kcal mol~(-1))体系,即IMI和CLO具有更强的神经毒性效应,其差异主要来自于静电能贡献。结论四种新烟碱类化学品IMI、CLO、THI和ACE均能抑制SH-SY5Y胞内AChE活性,具不同官能团的新烟碱类化学品对胞内AChE活性的抑制程度明显不同,即含硝基的IMI和CLO比含有氰基的THI和ACE对胞内AChE具有更强的毒性亲和性(神经毒性效应)。本研究旨在为评估新烟碱类污染物及其结构类似物对环境和人体健selleckchem RepSox康的潜在危害提供理论和实验依据。