有机农药与含金属化合物的相互作用关系及作用机制是我们课题组的研究重点之一。我们之前研究发现多种有机农药与金属离子或含金属的化合物通过形成亲脂性复合物，并对哺乳动物细胞和细菌产生协同毒性作用。基于此，本论文主要展开了三方面的研究，分别为：土壤熏蒸剂威百亩与金属离子铜(Ⅱ)或锌(Ⅱ)的复合神经毒性；氯酚类化合物与钌(Ⅱ)络合物的协同光毒性作用；邻菲罗啉类化合物与金属离子铜(Ⅱ)的协同毒性作用。  

    1亚毒性剂量的威百亩与金属离子铜(Ⅱ)或锌(Ⅱ)相互作用可以对神经细胞产生协同毒性。流行病学调查显示多种杀虫剂与神经退行性疾病关系密切，二硫代氨基甲酸盐类农药威百亩具有神经内分泌毒性；阿尔兹海默病病人的大脑中金属离子铜和锌含量明显升高。本研究发现威百亩与铜(Ⅱ)、锌(Ⅱ)金属离子的联合暴露形成亲脂性复合物对神经细胞PC12可产生显著的协同毒性，其原因可能是联合暴露能使细胞内铜(Ⅱ)和锌(Ⅱ)的含量升高，从而诱导细胞产生大量活性氧，对线粒体造成损伤，使线粒体膜电位降低，损伤DNA，产生大量双链断裂，并最终导致细胞凋亡。有趣的是，威百亩/铜(Ⅱ)和威百亩/锌(Ⅱ)导致细胞凋亡的途径并不完全相同。威百亩/铜(Ⅱ)诱导凋亡有多种途径参与，能够诱导线粒体释放细胞色素c，并激活caspase 9、3、7蛋白，通过依赖线粒体的caspase途径诱导凋亡；亦能诱导凋亡诱导因子AIF从线粒体转位到细胞核，通过依赖于线粒体的非caspase途径诱导凋亡；还能够诱导caspase 8激活，通过死亡受体途径凋亡。而威百亩/锌(Ⅱ)主要是通过诱导caspase 7活化和AIF的核转位，通过依赖于线粒体的非caspase途径诱导凋亡。威百亩/铜(Ⅱ)和威百亩/锌(Ⅱ)均能诱导细胞MAPK通路的磷酸化，但威百亩/铜(Ⅱ)主要是通过p38通路激活caspase 3/7诱导细胞凋亡，而威百亩/锌(Ⅱ)除了涉及p38通路外，也有JNK通路的参与。威百亩/铜(Ⅱ)和威百亩/锌(Ⅱ)的联合暴露也可对神经功能产生影响。威百亩/铜(Ⅱ)和威百亩/锌(Ⅱ)均能显著升高乙酰胆碱酯酶的活性，而且威百亩/锌(Ⅱ)还能够显著降低细胞内神经递质多巴胺的含量。

      2 Ru(Ⅱ)络合物/氯酚联合暴露对神经细胞PC12可以产生显著光毒性作用。我们之前研究发现，广泛用于木材保护和杀灭钉螺的五氯酚等化合物能够与多种Ru(Ⅱ)络合物形成亲脂性的离子对复合物，促进Ru(Ⅱ)络合物进入细胞核，与DNA结合发出荧光。本研究中我们发现，不同Ru(Ⅱ)络合物/氯酚在与活细胞内DNA结合后，对细胞周期产生不同的影响，[Ru(bpy)2dppz]2+（bpy=2,2’-联吡啶；dppz=多吡啶并吩嗪）/TeCP（2,3,4,5-四氯酚）主要阻滞PC12细胞在G0/G1期，而[Ru(DIP)2dppz]2+（DIP=4,7-二苯基-1,10-菲罗啉）/DCP（3,5-二氯酚）则阻滞在S期。当用488 nm可见光进行照射，[Ru(bpy)2dppz]2+/TeCP对PC12细胞可以产生明显的光毒性效应。进一步机制研究发现，[Ru(bpy)2dppz]2+/TeCP主要是诱导细胞产生单线态氧和活性氧，从而通过依赖线粒体的caspase途径诱导细胞凋亡。 [Ru(bpy)2dppz]2+/TeCP的光毒性效应能够对DNA造成多种损伤，包括双链断裂，8-oxodG和AP 位点的生成，其中AP位点的形成可能与光毒性效应直接相关。

       3邻菲罗啉类化合物与金属离子铜(Ⅱ)的联合暴露对神经细胞。PC12产生协同毒性作用。邻菲罗啉类化合物被广泛用于金属络合剂和杀菌剂等，但是具体毒性效应还不清楚。我们比较了七种邻菲罗啉类化合物及其结构类似物，发现其细胞毒性效应有明显差异，从高到低依次是4,7-二苯基-1,10-菲罗啉＞3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉＞4,7-二甲基-1,10-菲罗啉＞多吡啶并吩嗪＞1,10-邻菲罗啉(1,10-Phenanthrolin, OP)＞2,2’-联吡啶＞2,9-二甲基-1,10-邻菲罗啉(Neocuproine, NC)。抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）预处理能够明显降低OP和NC的细胞毒性；但是当用一价铜(Ⅰ)专属络合剂浴铜灵二磺酸二钠盐（BCS）处理，OP和NC的低浓度组毒性降低，而高浓度组效果却不显著，表明一价铜(Ⅰ)可能参与细胞毒性作用。我们还发现，单独Cu(Ⅱ)、OP或NC对PC12细胞毒性较小，但Cu(Ⅱ)/OP2和Cu(Ⅱ)/NC2对PC12细胞产生显著的协同毒性效应，二者都能够使细胞内活性氧蓄积，线粒体膜电位降低，诱导细胞凋亡。