科学家提供了首个证据表明氨基甲酸酯可以扰乱昼夜节律

布法罗大学的研究人员发现，杀虫剂和园艺产品中常见的合成化学物质会与控制我们生物钟的受体结合。研究表明，接触这些杀虫剂会对褪黑素受体信号产生不利影响，增加患糖尿病等代谢性疾病的风险。

12月27日在网上发布毒物学化学研究该研究将大数据方法与标准的湿式实验室实验结合起来，对数百万种化学物质进行计算机建模。它是由美国国家环境健康科学研究所(National Institute of Environmental Health Sciences)资助的，该研究所是美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)的一部分。

中断在人类昼夜节律会增加人们患糖尿病和其他疾病的风险代谢疾病但其中的机理尚不清楚。

这是第一次有报告证明了这一点环境化学物质Margarita L. Dubocovich博士说，她是这篇论文的资深作者，也是纽约州立大学药理学和毒理学杰出教授，UB大学雅各布斯医学和生物医学学院多样性和inclusion高级副院长。

“没有人认为褪黑激素系统会受到这些化合物的影响，但这就是我们的研究显示的，”她说。

目前的研究集中在两种化学物质上，一种是西维他因，它是美国第三大使用最广泛的杀虫剂，但在一些国家是非法的;另一种是克呋喃，它是毒性最强的氨基甲酸酯杀虫剂，自2009年以来被禁止用于人类食用的粮食作物。它仍在包括墨西哥在内的许多国家使用，残留在食物、植物和野生动物中。

“我们发现，这两种杀虫剂在结构上与褪黑素相似，而且都显示出对褪黑素MT2受体的亲和力，这可能会影响葡萄糖稳态和胰岛素分泌，”Marina Popovska-Gorevski说，他是该研究的合著者，现在是勃林格殷格翰制药公司的一名科学家。她在布法罗大学获得硕士学位时曾在杜波科维奇的实验室工作。“这意味着，暴露在这些环境中会增加人们患糖尿病的风险，也会影响睡眠模式。”

研究结果表明，有必要对环境化学物质扰乱昼夜节律的能力进行评估，而联邦监管机构目前还没有考虑到这一点。乌兰巴托大学的研究人员正在开发一种快速生物测定方法，可能能够评估环境化学物质的这种活性。

这项工作是杜波科维奇和Raj Rajnarayanan博士实验室的研究人员更大的努力的一部分。Raj Rajnarayanan博士是布法罗大学药理学和毒理学助理教授，也是第一作者。他们结合布法罗大学在计算生物学和褪黑素受体药理学方面的专业知识，开发他们的Chem2Risk管道。

Rajnarayanan解释说:“我们的方法通过计算机模拟、体外和体内技术无缝集成了对环境化学物质的筛选，以衡量这些化学物质对各种疾病终点的风险。”

UB的数据库包含大约400万种化学物质，据报道有一定程度的毒性。Rajnarayanan解释说:“从这些化合物中，我们确定了数十万种化合物，这些化合物具有现成的化学结构，因此我们可以研究它们。”根据相似度将这些化学物质分组后，他们发现了几种具有与褪黑素相似的官能团的化学物质。

利用预测计算模型和表达褪黑激素受体的细胞体外实验，他们发现氨基甲酸酯选择性地与褪黑激素受体相互作用。这种相互作用会破坏褪黑激素的信号传递，并改变体内重要的调节过程。

“通过直接与大脑和外周组织中的褪黑激素受体相互作用，环境化学物质，如西维因，可能会扰乱关键的生理过程，导致昼夜节律、睡眠模式失调，以及代谢功能的改变会增加患糖尿病和代谢紊乱等慢性病的风险，”杜波科维奇说。

例如，她解释说，在一天中特定的时间段，胰腺中胰岛素和葡萄糖的释放之间有一个微妙的平衡，但如果这种平衡长期被破坏，患糖尿病的风险就会更高。

Dubocovich是研究脑褪黑激素以及褪黑激素受体如何调节的国际知名权威。她的工作极大地促进了对褪黑激素如何影响昼夜节律和人类健康的科学理解，包括睡眠紊乱、代谢疾病和药物成瘾。

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