氯菊酯（Permethrin）作为I型拟除虫菊酯类杀虫剂的典型代表，凭借高效的神经毒性及相对较低的哺乳动物毒性，被广泛应用于农业害虫防治和家居卫生防护等领域^[1]。然而，近年研究发现氯菊酯具有环境持久性与生物蓄积潜力，可通过食物链传递形成富集效应^[2]。研究发现，长期低剂量暴露于氯菊酯可能诱发慢性中毒，导致神经系统功能障碍及肝肾组织病理损伤^[3]。尽管现有研究已初步证实其肝毒性效应，但具体分子机制尚未阐明，关键毒性靶点与信号通路调控网络有待系统解析。基于此，本研究通过网络毒理学构建“化合物-靶标-通路”交互网络模型，从分子层面阐释氯菊酯致肝毒性的作用机理，为临床毒性监测与防治提供参考依据。

1  材料与方法

1.1  氯菊酯相关靶点的获取

通过PubChem化学数据库提取氯菊酯2D分子构型，应用Swiss TargetPrediction在线工具进行潜在作用靶标预测分析。

1.2  肝毒性相关基因靶点的获取

以“Liver Injury” “Hepatic Injury”等为检索词，在CTD、OMIM、Genecards数据库中筛选肝损伤相关基因靶标。

1.3  氯菊酯与肝毒性共同靶点的获取

借助在线工具Venny 2.1.0，将氯菊酯的作用靶点与肝毒性的相关基因靶点进行映射，即两者取交集，得到氯菊酯产生肝毒性的候选靶点，并绘制韦恩图。

1.4  相互作用蛋白网络的构建

将共同作用靶标提交至STRING数据库，设定物种参数为人源，获取蛋白质互作（PPI）信息，导出互作数据后采用Cytoscape 3.10.2软件进行可视化网络构建。

1.5  GO功能及KEGG通路富集分析

基于Metascape数据库，以P＜0.01为阈值进行GO和KEGG富集分析，并构建气泡图与通路柱状图。

2  结果

2.1  氯菊酯靶点的获取

通过PubChem化学数据库提取氯菊酯2D分子构型，应用Swiss TargetPrediction在线工具进行潜在作用靶标预测分析获得氯菊酯预测靶点进行合并、去重、汇总后，最终得到110个靶点。

2.2  肝毒性相关靶点的获取

从毒理学数据库(CTD)、基因综合数据库(Genecards)及人类孟德尔遗传数据库(OMIM)系统性检索比较，筛选肝损伤相关潜在基因靶标进行合并、去重后，最终得到3498个与肝毒性相关的基因靶点。

2.3  氯菊酯-肝毒性交集靶点

借助在线工具Venny 2.1.0，将氯菊酯的作用靶点与肝毒性的相关靶点取交集，得到66个共同靶点，即为氯菊酯产生肝毒性的预测靶点，见图1A。

图1 氯菊酯与肝毒性交集靶点及PPI网络构建

2.4  氯菊酯-肝毒性PPI网络的构建

将66个预测靶点导入STRING 12.0（物种：人，置信度≥0.400），得到66节点、430边、平均度值13的PPI网络。通过CytoScape 3.10.2拓扑分析（度值、介度、紧密度）筛选核心靶点：AKT1、SRC、PTGS2、EGFR、HIF1α、GSK-3β（图1B）。

2.5  KEGG通路和GO功能富集分析

通过Metascape对66个候选靶点进行GO和KEGG富集分析。KEGG通路富集筛选出15条通路（图2A），主要包括细胞衰老、FoxO信号通路、癌症途径、细胞周期及PI3K-Akt信号通路。GO分析显示（图2B），生物过程主要涉及蛋白质磷酸化、肽激素应答及磷代谢调控；细胞组分主要富集于突触前/后膜及神经元投射膜；分子功能以组蛋白修饰活性、蛋白激酶活性为主。

2.7  讨论

氯菊酯作为I型拟除虫菊酯类杀虫剂的代表，因广谱高效且对哺乳动物急性毒性较低，被广泛用于农业、卫生防疫及木材防腐。其全球年用量超万吨^[4]，并通过地表径流、大气沉降等途径持续输入环境介质。根据污染调查及生态风险评估发现，农田和住宅集中区域的水体中氯菊酯类杀虫剂已具有较高的检出率^[5]，这种普遍的环境赋存现象构成了显著的生态风险。尽管最初认为氯菊酯对非靶标生物表现出低毒性，但随着其在全球范围内的广泛应用，越来越多的证据表明，氯菊酯可能对动物和人类产生多种毒性效应^[6]，其中包括肝毒性。因此，其相关的健康风险亟需引起高度关注。鉴于氯菊酯肝毒性风险及其作用机制尚需深入阐明，本研究综合运用网络毒理学与分子对接技术，旨在探究氯菊酯诱发肝毒性的潜在分子机制，为后续毒性监测与防治策略的制定提供科学依据。

互作蛋白网络分析显示，氯菊酯可通过AKT1、SRC、PTGS2、EGFR、HIF-1α和GSK-3β等靶点形成复杂调控网络，可能通过炎症、氧化应激、代谢紊乱及纤维化等多重机制诱导肝毒性。其中，AKT1作为PI3K/AKT通路核心分子，调控肝细胞存活与增殖，其异常激活与肝毒性密切相关^[7]。SRC在肝损伤中具有双重作用：既可激活NF-κB通路促进炎症因子释放，又可调控肝星状细胞表型转化，促进细胞外基质沉积^{[8, 9]}。PTGS2通过催化前列腺素E2生成，激活Kupffer细胞释放促炎介质，加剧肝组织损伤^[10]。EGFR作为多种信号通路的交汇中枢，在肝脏从炎症到纤维化乃至肿瘤进程中发挥关键作用^[11]。HIF-1α可增强促纤维化基因表达，加速肝纤维化，并广泛参与多种肝脏疾病的发生发展^[12]。GSK-3β则通过调控氧化应激与自噬参与肝损伤，并在肝细胞癌相关巨噬细胞中高度富集，影响肿瘤进程^[13]。综上，氯菊酯可能与上述核心靶点结合，通过调控其表达发挥肝毒性作用。

KEGG与GO富集分析提示，FoxO信号通路可能在氯菊酯致肝毒性中发挥重要作用。FoxO转录因子受PI3K/Akt负调控，在慢性肝损伤中，FoxO、FoxM等家族成员可通过调控肝星状细胞（HSCs）活化、炎症及细胞外基质（ECM）沉积促进肝纤维化^[14]。例如，FoxO1通过调节HSCs自噬及炎症参与肝纤维化，抑制FoxO1可激活抗炎抗氧化效应，提示其为潜在干预靶点。据此推测，氯菊酯可能通过异常激活FoxO通路，介导HSCs活化及氧化应激，诱导肝毒性^[15]。此外，PI3K/Akt信号通路亦可能参与其中。该通路激活可促进HSCs增殖、抑制凋亡、增加ECM合成，并上调TIMP-1、抑制MMP活性，减少ECM降解，抑制该通路则可逆转纤维化^[16]。因此，氯菊酯也可能通过激活PI3K/Akt通路加剧肝毒性。

综上所述，本研究结合网络毒理学与分子对接技术揭示了氯菊酯潜在肝毒性机制，为相关毒理学研究提供参考依据。然而，实际毒性效应受剂量、暴露途径及时程等多因素调控，未来需整合体内外模型与人群流行病学数据等多维度手段，以全面阐明其毒理机制。

参考文献：

[1] MEKONEN S, AMBELU A, SPANOGHE P. Reduction of pesticide residues from teff (Eragrostis tef) flour spiked with selected pesticides using household food processing steps [J]. Heliyon, 2019, 5(5): e01740.

[2] GAN J, LEE S J, LIU W P, et al. Distribution and persistence of pyrethroids in runoff sediments [J]. Journal of environmental quality, 2005, 34(3): 836-41.

[3] SUN Y J, LIANG Y J, YANG L, et al. Long-term low-dose exposure of permethrin induces liver and kidney damage in rats [J]. BMC pharmacology & toxicology, 2022, 23(1): 46.

[4] SIEVERS M, HALE R, SWEARER S E, et al. Contaminant mixtures interact to impair predator-avoidance behaviours and survival in a larval amphibian [J]. Ecotoxicology and environmental safety, 2018, 161: 482-8.

[5] 张沁文, 陈相宇, 梁逸辉等. 镇江通济河中拟除虫菊酯的污染调查及生态风险评估[J].农业环境科学学报. 2025, 44(03): 759-68.

[6] WANG X, MARTíNEZ M A, DAI M, et al. Permethrin-induced oxidative stress and toxicity and metabolism. A review [J]. Environmental research, 2016, 149: 86-104.

[7] REYES-GORDILLO K, SHAH R, ARELLANES-ROBLEDO J, et al. Akt1 and Akt2 Isoforms Play Distinct Roles in Regulating the Development of Inflammation and Fibrosis Associated with Alcoholic Liver Disease [J]. Cells, 2019, 8(11).

[8] XIE N, MA R, WANG L, et al. Cannabidiol regulates the activation of hepatic stellate cells by modulating the NOX4 and NF-κB pathways [J]. Food and chemical toxicology : an international journal published for the British Industrial Biological Research Association, 2024, 186: 114517.

[9] GHAZWANI M, ZHANG Y, GAO X, et al. Anti-fibrotic effect of thymoquinone on hepatic stellate cells [J]. Phytomedicine : international journal of phytotherapy and phytopharmacology, 2014, 21(3): 254-60.

[10] SHEHU A I, MA X, VENKATARAMANAN R. Mechanisms of Drug-Induced Hepatotoxicity [J]. Clinics in liver disease, 2017, 21(1): 35-54.

[11] BERASAIN C, AVILA M A. The EGFR signalling system in the liver: from hepatoprotection to hepatocarcinogenesis [J]. Journal of gastroenterology, 2014, 49(1): 9-23.

[12] XU M, WARNER C, DUAN X, et al. HIV coinfection exacerbates HBV-induced liver fibrogenesis through a HIF-1α- and TGF-β1-dependent pathway [J]. Journal of hepatology, 2024, 80(6): 868-81.

[13] SUN G, LIU H, ZHAO J, et al. Macrophage GSK3β-deficiency inhibits the progression of hepatocellular carcinoma and enhances the sensitivity of anti-PD1 immunotherapy [J]. Journal for immunotherapy of cancer, 2022, 10(12).

[14] 刘叶琴, 周志刚, 杨明辉等. FOX家族促进肝纤维化的研究进展[J].华夏医学. 2023, 36(06): 170-4.

[15] FENG X, LIU H, SHENG Y, et al. Yinchen gongying decoction mitigates CCl(4)-induced chronic liver injury and fibrosis in mice implicated in inhibition of the FoxO1/TGF-β1/ Smad2/3 and YAP signaling pathways [J]. Journal of ethnopharmacology, 2024, 327: 117975.

[16] WU L, ZHANG Q, MO W, et al. Quercetin prevents hepatic fibrosis by inhibiting hepatic stellate cell activation and reducing autophagy via the TGF-β1/Smads and PI3K/Akt pathways [J]. Scientific reports, 2017, 7(1): 9289.

作者简介：罗小龙（1997-），男，汉族，江西宜春人，在读硕士研究生，研究方向：消化系病基础与临床研究