石新蕾，張宏軍，陶嶺梅，劉 然，黃 嵐，劉東暉*，張麗英*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京100193；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京100125)

農(nóng)藥的使用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中病蟲草害的控制效果十分顯著，對保障世界糧食安全具有重要貢獻。但農(nóng)藥的田間施用會使其有效成分不可避免地通過各種途徑進入環(huán)境或殘留于作物，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留，并在其中發(fā)生代謝、反應(yīng)或降解，進而生成相應(yīng)的代謝物。由于這些代謝物生成機理復(fù)雜且結(jié)構(gòu)多樣，往往對其潛在風(fēng)險知之甚少。因此，為了保障農(nóng)藥的使用不會對人類自身和環(huán)境中的非靶標生物造成有害影響，各國監(jiān)管機構(gòu)在農(nóng)藥登記和再評審階段中除了需要關(guān)注農(nóng)藥有效成分的安全性，也會重點評估它們在作物、畜禽、加工農(nóng)產(chǎn)品以及環(huán)境中生成的代謝物和/或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物所產(chǎn)生的潛在風(fēng)險。

1 農(nóng)藥殘留物定義及代謝物定義

不同農(nóng)藥的殘留物中化合物的種類和數(shù)量可能存在很大差異。農(nóng)藥殘留物定義的統(tǒng)一為農(nóng)藥及其代謝物的殘留鑒定提供了一種通用的方法。聯(lián)合國糧農(nóng)組織食品法典委員會(CAC)[1]、聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)/世界衛(wèi)生組織(WHO)農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議(JMPR)[2]、歐洲食品安全局(EFSA)[3]等都對農(nóng)藥殘留物定義進行了相關(guān)論述，但各國對如何確定殘留物定義并沒有系統(tǒng)規(guī)定。為了打破不同國家因標準不一所產(chǎn)生的技術(shù)壁壘，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)于2009年修訂了關(guān)于農(nóng)藥殘留物定義的導(dǎo)則[4]，得到了美國、歐洲各國及日本等OECD國家的認可，作為JMPR專家用于推薦農(nóng)藥殘留物定義時的指導(dǎo)性文件，以決定具體選擇哪些目標化合物進行風(fēng)險評估，制定最大殘留限量并進行監(jiān)測。根據(jù)OECD頒布的《農(nóng)藥殘留物定義導(dǎo)則》，農(nóng)藥的“殘留物定義”是指農(nóng)藥管理機構(gòu)對施用于可食用或可飼用作物上的農(nóng)藥，在進行膳食攝入風(fēng)險評估以及制定最大允許殘留限量時所明確的殘留化合物。而根據(jù)應(yīng)用的目的不同，農(nóng)藥殘留物定義可能不同，主要包括用于膳食風(fēng)險評估的殘留物定義和用于市場監(jiān)督的殘留物定義，本文主要關(guān)注前者。

在制定農(nóng)藥殘留物定義過程中，最重要的是明確農(nóng)藥使用后會產(chǎn)生何種代謝物或降解產(chǎn)物。主要利用同位素標記的試驗方法，了解農(nóng)藥使用后在植物體內(nèi)代謝、在家畜體內(nèi)代謝、在魚類(代表特定的水生生物)體內(nèi)代謝、在鼠體內(nèi)代謝、在加工產(chǎn)品中的殘留特性以及在后茬作物中的代謝情況[5]。在制定膳食風(fēng)險評估殘留物定義時，需要全面考慮農(nóng)藥使用后所產(chǎn)生的降解產(chǎn)物或代謝物在人類膳食中暴露的潛在可能性以及其相對于母體的毒性。近年來，隨著分析方法的進步和靈敏度的提高，導(dǎo)致檢測出越來越多的低水平代謝物，因此，需要根據(jù)同位素標記試驗結(jié)果明確農(nóng)藥使用后會產(chǎn)生何種代謝物，并對主要代謝物進行識別和表征，以獲得全面的代謝數(shù)據(jù)，確定是否會產(chǎn)生有毒理學(xué)意義的代謝物，并制定風(fēng)險評估的殘留物定義。

目前，各國和國際組織對農(nóng)藥代謝物定義內(nèi)涵基本一致，一般包括農(nóng)藥在植物、動物以及環(huán)境中的代謝物(或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物)，并且規(guī)定在植物和牲畜的殘留物(代謝)研究中或在限制性輪作作物研究中占總放射性殘留物(TRR)10%或以上的物質(zhì)為主要代謝物；總放射性殘留物(TRR)(或環(huán)境研究中的應(yīng)用劑量)中所占比例低于10%的代謝物或降解產(chǎn)物則為次要代謝物。

目前，從消費者所接觸到的混合物中，只有活性成分的毒理學(xué)研究較為豐富，相比之下，在大多數(shù)情況下，關(guān)于農(nóng)藥代謝物的毒理學(xué)信息十分有限。因此，為了更好地保障農(nóng)藥使用對人類以及環(huán)境非靶標生物的安全性，在各國批準農(nóng)藥使用之前，不僅為母體化合物制訂全面的毒理學(xué)檔案，還應(yīng)全面評估代謝物的毒理學(xué)負擔(dān)。

2 農(nóng)藥代謝物評價程序研究

目前，關(guān)于代謝物評價的指南和資料要求相對有限，國際上僅有FAO/WHO農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議(JMPR)和EFSA制定了明確的代謝物毒理學(xué)評價程序。

2.1 JMPR對農(nóng)藥代謝物的評價程序 農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議(JMPR)成立于1963年，是FAO和WHO聯(lián)合管理的三個專家咨詢機構(gòu)之一，由FAO農(nóng)藥殘留問題小組和WHO核心評估小組組成。WHO核心評估小組負責(zé)審查農(nóng)藥毒理學(xué)數(shù)據(jù)，估算可接受每日攝入量(ADI)、急性參考劑量(ARfD)和其他毒理學(xué)標準。

JMPR采用決策樹的方式，依據(jù)暴露及毒理學(xué)資料對代謝物進行評估[6]。評價程序共分為三個模塊，17個步驟(圖1)。首先，根據(jù)已有代謝物毒理學(xué)資料判定代謝物毒性和母體的關(guān)系；然后，根據(jù)代謝物是否在大鼠/小鼠/犬的代謝中呈現(xiàn)，判定代謝物在母體毒性中的可能作用；最后，采用毒理學(xué)關(guān)注閾值方法(TTC)進行篩查和初步風(fēng)險特征描述，判定是否需要啟動特定的毒理學(xué)測試進行進一步的風(fēng)險評估。聯(lián)席會議會考慮得到的所有信息，并

圖1 JMPR動植物代謝物/降解產(chǎn)物安全性評估的方案(流程圖)

對其進行科學(xué)評價。因現(xiàn)有資料在很大程度上各不相同，JMPR在評估時不需遵循嚴格的規(guī)則，而是根據(jù)具體情況考慮提交的信息，并在評估過程中編寫一份總結(jié)調(diào)查結(jié)果、結(jié)論和建議的評估報告，成為目前國際上很多國家在農(nóng)藥登記管理及風(fēng)險評估的重要參考。但需要注意的是，批準農(nóng)藥的使用并不在JMPR的職責(zé)范圍內(nèi)，且JMPR所評價的產(chǎn)品一般已在有關(guān)國家登記，故JMPR基于所提交的現(xiàn)有毒理學(xué)資料開展評估，評估過程主要依賴專家磋商，具有很大的靈活性。

2.2 EFSA對農(nóng)藥代謝物的評價程序 歐洲食品安全局(EFSA)對農(nóng)藥代謝物的毒理學(xué)評價程序主要包括三個部分，19個步驟[3](圖2)。首先，編制代謝物清單并評估遺傳毒性終點；其次，對其他毒性調(diào)控終點進行評估；最后，結(jié)合暴露來源和類型、特定暴露途徑等信息共同構(gòu)成殘留物定義的基礎(chǔ)。該評估流程提供了所使用的科學(xué)工具和方法((定量)結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系((Q)SAR)、交叉參照(Read-across)、毒理學(xué)關(guān)注閾值(TTC)和可用數(shù)據(jù)組合(Grouping))來確定需要危害識別和表征的代謝物，且需要經(jīng)驗豐富的專家深入?yún)⑴c，并為代謝物制定適當?shù)臏y試策略。

圖2 EFSA膳食風(fēng)險評估決策方案

3 農(nóng)藥登記中對主要代謝物資料要求

不同國家對農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)試驗的需求不同，關(guān)于農(nóng)藥代謝物評價的資料要求也各不相同。

3.1 歐盟農(nóng)藥登記資料要求 歐盟主要由歐盟委員會健康與消費者保護總司(EC)負責(zé)農(nóng)藥活性成分的登記注冊、歐盟殘留限量標準的制定、歐盟農(nóng)藥管理政策的制定和監(jiān)督執(zhí)行。

根據(jù)歐盟農(nóng)藥登記資料要求[7]，對代謝物健康毒理學(xué)研究不作常規(guī)要求。是否需要進行補充研究應(yīng)根據(jù)具體情況做出決定。如果由于代謝或其他過程的原因，植物或動物產(chǎn)品、土壤、地下水、露天空氣中的代謝物與用于毒理學(xué)研究的動物中的代謝物不同，或在動物中檢測到的比例較低，則應(yīng)考慮與母體相比代謝物的數(shù)量和化學(xué)結(jié)構(gòu)并根據(jù)具體情況進行進一步測試。

3.2 美國農(nóng)藥登記資料要求 美國主要由環(huán)保局(EPA)對農(nóng)藥進行監(jiān)管，具體負責(zé)農(nóng)藥安全性評估、登記注冊、生產(chǎn)、銷售、使用管理等。

根據(jù)美國農(nóng)藥登記資料要求[8]，對于殘留物需提供殘留信息、分析方法以及在不同動植物、水體等介質(zhì)中的殘留量，雖未明確針對代謝物毒理學(xué)的專門條款，但在進行膳食風(fēng)險評估中，會使用不同的工具和專家的判斷對代謝物進行證據(jù)權(quán)重評估決定，同時還會參考NAFTA QSAR指南進行逐案處理。

3.3 澳大利亞農(nóng)藥登記資料要求 澳大利亞國家農(nóng)藥和獸藥管理局(APVMA)負責(zé)國家農(nóng)藥和獸藥登記計劃。該計劃對所有在澳大利亞使用的農(nóng)藥和獸藥的生產(chǎn)和供應(yīng)進行登記和管理。

一般來說，采用活性成分的研究可以提供母體化合物及其代謝物毒性的總體評估。但是，如果在目標植物和動物中產(chǎn)生的代謝物與在實驗室動物中產(chǎn)生的代謝物有顯著不同，則應(yīng)該提供這些代謝物的毒理學(xué)研究資料。根據(jù)澳大利亞農(nóng)藥登記資料要求[9]，對于具有毒理學(xué)意義的代謝物，申請人需要使用兩種計算模型評估雜質(zhì)的遺傳毒性潛力，并根據(jù)其計算結(jié)果決定是否對代謝物進行遺傳毒性試驗，若試驗結(jié)果呈陽性，則需要進一步確定代謝物在體細胞、生殖細胞內(nèi)潛在的基因毒性。

3.4 日本農(nóng)藥登記資料要求 日本農(nóng)藥登記由厚生勞動省、農(nóng)林水產(chǎn)省和環(huán)境省及內(nèi)務(wù)府的食品安全委員會共同管理。厚生勞動省負責(zé)農(nóng)藥毒理學(xué)資料評審、制定農(nóng)藥最大殘留限量標準、進口食品農(nóng)藥殘留監(jiān)控；農(nóng)林水產(chǎn)省負責(zé)農(nóng)藥安全性評估、登記注冊、生產(chǎn)、銷售、使用管理；環(huán)境廳負責(zé)環(huán)境及水體農(nóng)藥殘留資料的評審。

根據(jù)日本農(nóng)藥登記資料要求[10]規(guī)定，當主要代謝物預(yù)計將在農(nóng)業(yè)化學(xué)品的膳食風(fēng)險評估中接受暴露評估時，視情況提交關(guān)于人類影響的試驗結(jié)果中關(guān)于急性口服毒性的試驗結(jié)果，以及遺傳毒性試驗結(jié)果中的回復(fù)突變(體外)試驗結(jié)果；若試驗結(jié)果為陽性，還需提交關(guān)于染色體畸變(體外)、微核(體內(nèi))和基因突變或DNA損傷(體內(nèi))的測試結(jié)果，并且考慮代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu)提交其他試驗結(jié)果。

3.5 中國農(nóng)藥登記資料要求 我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部負責(zé)全國農(nóng)藥監(jiān)督管理，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所負責(zé)全國農(nóng)藥登記具體工作。

我國農(nóng)藥毒理學(xué)評估首先需通過評價動植物代謝試驗、田間殘留試驗、飼喂試驗、加工過程和環(huán)境行為等試驗結(jié)果，確定農(nóng)藥主要代謝物，然后進行毒理學(xué)試驗，實現(xiàn)對農(nóng)藥主要代謝物的毒理學(xué)評價。根據(jù)我國農(nóng)藥登記資料要求[11]，申請人需要提交急性經(jīng)口毒性試驗、三項致突變試驗資料、亞慢性經(jīng)口毒性試驗及其他毒理學(xué)試驗資料。其中急性毒性試驗是評估受試物毒性的基礎(chǔ)資料，用于經(jīng)口毒性分級，以便初步了解毒性特征和可能的靶器官，并為進一步毒性試驗提供劑量依據(jù)；致突變試驗組合用于檢測受試物引起的遺傳損害；90天重復(fù)經(jīng)口染毒試驗可提供多次接觸受試物后引起的健康損害效應(yīng)，為健康閾值的制定提供初步依據(jù)。上述試驗?zāi)康?、方法和檢測指標各不相同，反映代謝物不同方面的毒理學(xué)特征，不交叉、不重復(fù)、不可替代，以便對代謝物進行全面評估。

3.6 不同國家農(nóng)藥登記資料要求對比分析 對比分析歐盟、美國、澳大利亞、日本等國的農(nóng)藥代謝物評估程序，認為關(guān)注內(nèi)容相似，包括急性毒性、致突變性(基因突變、染色體畸變)、一般毒性(重復(fù)染毒、單次染毒)，在此基礎(chǔ)上可能還需要關(guān)注其他毒性(如致畸、遺傳毒性等)。此外，在進行代謝物毒理學(xué)測試前，均要求比較代謝物與母體化合物毒性，判斷是否可以被母體化合物毒性數(shù)據(jù)涵蓋，并引用母體化合物的參考劑量；需要評估殘留量/暴露量，根據(jù)暴露量高低，再決定是否開展進一步的毒性測試；另外，在評估過程中要求不同程度采用TTC、QSAR、Grouping和Read-across等評估工具進行預(yù)測和評估，為是否需要開展進一步毒性測試提供依據(jù)。但具體實現(xiàn)方式上各有特點：歐盟、美國等對農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)評估資料并不明確，企業(yè)在申請登記時需要專業(yè)技術(shù)支持來進行逐案分析。而澳大利亞、日本等國對農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)評估資料較為明確，但在科學(xué)性上有所欠缺(未強制要求重復(fù)染毒試驗等其他試驗)，不利于對農(nóng)藥品種的全面科學(xué)評價，因此企業(yè)根據(jù)評價需要增加了其他一些毒理學(xué)試驗項目，如日本曹達的四唑吡氨酯增加了亞慢性經(jīng)口毒性試驗、日本石原的環(huán)丙蟲酰胺增加了亞急性經(jīng)口毒性試驗。我國的農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)資料要求明確，制定過程經(jīng)過廣泛調(diào)研和充分討論，滿足農(nóng)藥登記管理要求，符合我國現(xiàn)階段情況，具有科學(xué)性、適用性和可操作性，且資料要求明確有效避免了企業(yè)走彎路的情況，得到了絕大多數(shù)國內(nèi)外企業(yè)的肯定，遵從度較高。

4 對中國農(nóng)藥代謝物評價的思考建議

4.1 加快推進我國農(nóng)藥風(fēng)險評估殘留物定義的制定 隨著農(nóng)藥殘留評價和檢測技術(shù)的發(fā)展，以及農(nóng)藥限量標準制定過程中風(fēng)險評估技術(shù)的引入，農(nóng)藥殘留物定義的重要性逐漸得到重視。然而，我國目前關(guān)于農(nóng)藥殘留物定義的研究不夠深入。此外，在企業(yè)申請產(chǎn)品登記時，一般以母體化合物作為風(fēng)險評估的殘留物定義，缺少農(nóng)藥在動、植物體內(nèi)的代謝數(shù)據(jù)，導(dǎo)致登記管理部門在對農(nóng)藥有效成分進行風(fēng)險評估時，一般直接根據(jù)其母體的毒理學(xué)數(shù)據(jù)以及參考我國的膳食攝入數(shù)據(jù)進行評估，因此有時會低估農(nóng)藥的膳食暴露風(fēng)險。我國可以參考JMPR及其他發(fā)達國家或國際組織所制定的農(nóng)藥殘留物定義，以加快制定我國農(nóng)藥殘留物定義，解決我國目前對于殘留物定義，尤其是膳食風(fēng)險評估殘留物定義標準不統(tǒng)一的問題[5]，以保障食品及農(nóng)產(chǎn)品安全、規(guī)范市場秩序。

4.2 優(yōu)化我國農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)評價程序 我國農(nóng)藥毒理學(xué)資料要求明確，具有科學(xué)性、適用性和可操作性。然而，在執(zhí)行過程中僅對經(jīng)過殘留和環(huán)境專業(yè)評估后提出的主要代謝物開展毒理學(xué)評價工作，需要加強對具有毒理學(xué)意義的代謝物的界定與篩選。在評審程序上，可以建立代謝物評審決策樹，明確評審流程和相應(yīng)標準；建立跨學(xué)科的“代謝物評價專家組”，對登記中遇到的代謝物評價問題進行磋商討論，根據(jù)不同產(chǎn)品特性進行相應(yīng)篩查，采取逐案分析的機制，確定需要關(guān)注的農(nóng)藥代謝物。

4.3 加強QSAR等工具軟件研發(fā)和計算毒理評估技術(shù)支撐體系建設(shè) 考慮到全球毒性測試資源有限，為了盡量減少毒理學(xué)測試中實驗動物的使用，考慮新的方法來評估代謝物的風(fēng)險，并且根據(jù)可用信息，使用基于結(jié)構(gòu)相關(guān)化合物的毒性數(shù)據(jù)比較分析的預(yù)測模型是有必要的。因此，國際上在評估過程中均不同程度地采用TTC、QSAR、Grouping和Read-across等工具進行預(yù)測和評估，但以上預(yù)測軟件存在一定比例的假陽性和假陰性，預(yù)測結(jié)果的不確定性可能導(dǎo)致安全管理風(fēng)險，應(yīng)用尚有爭議。我國目前尚無自行研制成熟的QSAR軟件，且QSAR等軟件的開發(fā)需要足夠數(shù)量的化合物數(shù)據(jù)、專業(yè)的建模理論、嚴謹?shù)尿炞C程序以及專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，因此，我們需要組建技術(shù)團隊，依據(jù)技術(shù)需求，建立計算機科學(xué)、信息學(xué)、化學(xué)、毒理學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科專家組成的專業(yè)技術(shù)團隊，與有關(guān)單位合作，擬定數(shù)據(jù)篩選原則，開展化合物毒理學(xué)信息收集、分析，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在各項研究基礎(chǔ)上，形成系統(tǒng)技術(shù)文件，建設(shè)計算毒理評估技術(shù)支撐體系。

5 總結(jié)

對農(nóng)藥中具有毒理學(xué)意義的主要代謝物進行評價對保障生態(tài)安全與人類健康至關(guān)重要。目前，國際上發(fā)達國家和國際組織已針對不同種類的農(nóng)藥制定了其在作物中的殘留物定義以及農(nóng)藥代謝物評價程序和決策，且對TTC、QSAR、Grouping和Read-across等預(yù)測工具進行了不同程度的應(yīng)用。然而，我國在農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)評價研究尚不深入，需要加快推進我國農(nóng)藥風(fēng)險評估殘留物定義的制定和毒理學(xué)評價程序的優(yōu)化，并加強QSAR等工具軟件研發(fā)和計算毒理評估技術(shù)支撐體系建設(shè)，以促進我國農(nóng)藥代謝物毒理學(xué)評價，加強對農(nóng)藥的風(fēng)險評估，從而改善農(nóng)藥所帶來的健康風(fēng)險和生態(tài)安全問題。