基于贝叶斯加权平均模型的SH-SY5Y细胞毒性实验中吡虫啉基准剂量(BMD)外推研究

本研究通过EFSA贝叶斯BMD网络应用程序，利用SH-SY5Y细胞体外细胞毒性实验数据，采用贝叶斯加权平均模型优化吡虫啉的剂量-毒性反应关系评估。研究人员解决了传统NOAEL/LOAEL方法在风险评估中的局限性，得出BMD=26.40、BMDL=13.10及RfD=0.0003μM等关键参数，揭示吡虫啉具有显著神经毒性风险。该研究为农药安全评估提供了更精确的 probabilistic modeling 方法，对制定暴露限值具有重要意义。

　　

随着农药在日常生活中的广泛使用，其潜在健康风险引发高度关注。吡虫啉作为新烟碱类杀虫剂，虽对害虫具有高效杀伤力，但人类暴露后的神经毒性机制尚不明确。传统风险评估依赖NOAEL（未观察到有害效应水平）和LOAEL（最低观察到有害效应水平）方法，存在实验设计依赖性强、数据利用率低等缺陷。为此，研究人员探索更精确的基准剂量（Benchmark Dose, BMD）方法，通过量化特定毒性终点的剂量-反应关系，为制定安全暴露限值提供科学依据。

Yachay Tech大学的研究团队在《Computational Toxicology》发表论文，利用人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系开展急性暴露实验，结合EFSA开发的贝叶斯BMD网络工具，建立吡虫啉神经毒性的概率风险评估模型。研究采用MTT法（3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴盐）检测细胞活性，通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）算法拟合剂量-反应曲线，最终计算BMD及其置信下限（BMDL）等关键参数。

数据收集
实验数据源自前期关于吡虫啉对SH-SY5Y细胞氧化应激和细胞毒性的研究，选取24小时急性暴露的MTT检测结果（8次重复）作为分析基础。

结果
贝叶斯模型加权平均结果显示：最终BMD=26.40，BMDL=13.10，均满足Gelman-Rubin统计量（0.9-1.0）和有效样本量（>150）的收敛标准。基于5%风险阈值的出发点值（PoD）为8.14，参考剂量（RfD）低至0.0003μM，提示吡虫啉具有显著毒性风险。此外，人群最小危害剂量（HDMI）与半数危害剂量（HD₅₀）的关联性分析进一步验证了暴露风险的广泛性。

讨论
吡虫啉通过烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）的异常激活和氧化应激通路引发神经毒性，其风险参数显著高于同类杀虫剂如啶虫脒。研究强调，现有监管标准可能低估了低剂量长期暴露的累积效应，需结合不确定性因素（UF）进行修正。

结论
该研究证实贝叶斯模型平均法能显著提升体外毒性数据的风险评估精度，为农药监管提供量化工具。吡虫啉的神经毒性阈值极低，亟需开展更多新烟碱类化合物的协同效应研究。

伦理声明
本研究未涉及人类或动物实验，无需伦理审批。

作者贡献
Lenin J. Ramirez-Cando负责数据分析和论文撰写，Santiago J. Ballaz参与实验设计和数据收集。研究未接受外部资助，无利益冲突声明。