增塑劑DEHP 的發(fā)育和神經(jīng)毒性研究進(jìn)展＊

徐曉虹，沈 超，周 易，秦澤旭，梅成龍，施 劍

(1.浙江師范大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004;2.浙江師范大學(xué) 生態(tài)研究所，浙江 金華 321004)

鄰苯二甲酸酯類(phthalate esters，PAEs)是一種使用廣泛的人工合成化合物，因大量用于增加塑料制品的柔韌性和耐用性而被稱為增塑劑，全球每年消耗量超過500 萬t.PAEs 增塑劑中以鄰苯二甲酸二乙基己酯(Di-(2-ethylhexyl)phthalate，DEHP)的用量最大，約占總量的40%［1］.由于以往認(rèn)為DEHP 是無毒物質(zhì)，多數(shù)國(guó)家的衛(wèi)生法規(guī)均許可其廣泛用于各種塑料產(chǎn)品，在聚氯乙烯(pvc)塑膜中DEHP 用量通常達(dá)到30%～50%.此外，DEHP 因具有良好的溶解性、分散性和黏著性，還被廣泛使用于合成橡膠、涂料、黏合劑、化工合成等領(lǐng)域.DEHP 與塑料分子間以氫鍵或范德華力相連，鍵能較弱，親脂性強(qiáng)，通過雨水的淋洗、遷移或蒸發(fā)等方式釋放到環(huán)境中［2］.人類和野生動(dòng)物可通過不同途徑終生暴露于不同來源的DEHP.人類主要通過空氣、水體、食品及醫(yī)療用具等途徑攝入DEHP［3］.

DEHP 的生殖發(fā)育毒性已引起人們的廣泛關(guān)注.經(jīng)過長(zhǎng)期大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體研究，許多權(quán)威科研機(jī)構(gòu)和國(guó)際研究小組已認(rèn)定，包括DEHP在內(nèi)的PAEs 增塑劑可干擾人和動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)，影響野生動(dòng)物幼體的性腺分化和成體的生殖活動(dòng)［4］，導(dǎo)致人類男性生殖能力減弱、引發(fā)女性性早熟［5］.由于內(nèi)源性激素還具有生殖功能以外的其他調(diào)節(jié)作用，比如對(duì)胚胎發(fā)育、腦的性別分化和成年后的神經(jīng)活動(dòng)及心血管等其他功能的調(diào)節(jié)，具有擬雌激素和抗雄激素活性的DEHP 對(duì)內(nèi)源性激素在這些方面的調(diào)節(jié)具有一定的干擾作用，但目前這些方面的研究相對(duì)較少.下面筆者就近來DEHP 的神經(jīng)系統(tǒng)和發(fā)育毒性研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述.

1 DEHP 概述

DEHP 是一種脂溶性環(huán)境雌激素，其代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與內(nèi)源性雌激素具有一定的相似性，進(jìn)入人和動(dòng)物體內(nèi)可影響內(nèi)源性性激素的合成與代謝，并可與相應(yīng)的激素受體結(jié)合，干擾內(nèi)源性激素對(duì)機(jī)體許多生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)，對(duì)人和野生動(dòng)物產(chǎn)生多方面不利的影響，其中主要表現(xiàn)為對(duì)人和動(dòng)物的生殖發(fā)育毒性［4-5］.DEHP 的急性毒性小，小鼠的半數(shù)致死量LD50為30 g/kg，大鼠為30.6 g/kg，主要表現(xiàn)為低劑量慢性毒性.很多國(guó)家對(duì)其最低毒副作用水平(LOAEL)進(jìn)行了研究.歐盟和美國(guó)基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)確定DEHP不影響人體健康的極限值(NOAEL)為48 mg·kg－1·d－1，每日允許攝入量(TDI)為20 μg·kg－1·d－1［6］.然而，據(jù)美國(guó)毒物與疾病登記署(ATSDR)估算，普通人群經(jīng)消化道的DEHP 最大日攝入量為2 mg/kg，平均暴露水平按體質(zhì)量計(jì)為3～30 μg/kg，德國(guó)成人的DEHP 攝入范圍為0.03～173 μg/kg［7］.這些值已超過人體所能耐受的慢性暴露水平(TDI，20 μg/kg).而職業(yè)暴露、醫(yī)療暴露和兒童的非飲食暴露量更大.醫(yī)療用品很多都含有DEHP.據(jù)2000年美國(guó)國(guó)家人類生育毒性研究報(bào)告，重癥監(jiān)護(hù)病房接受治療的患兒DEHP 的暴露水平可能是普通環(huán)境中成年人暴露量的2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)［8］.因此，2011 年2 月，歐盟將DEHP、鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯(BBP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)這3 種PAEs 增塑劑作為首批通過的《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、許可和限制》(REACH)需授權(quán)物質(zhì)，正式納入REACH 法規(guī)授權(quán)名單.中國(guó)目前還無相關(guān)規(guī)定.

DEHP 可經(jīng)胃腸道、肺和皮膚進(jìn)入機(jī)體.人體內(nèi)超過90%的DEHP 從食品攝入.經(jīng)口攝入的DEHP 一部分以原形直接吸收，其余迅速代謝水解為有活性的單酯(鄰苯二甲酸單乙基己基酯，MEHP).MEHP 被認(rèn)為是DEHP 在體內(nèi)發(fā)揮最終毒性效應(yīng)的主要物質(zhì)，而由MEHP 多次氧化代謝的帶親脂性脂肪側(cè)鏈的氧化物具有抗雄激素活性，其胚胎毒性比MEHP 高100 倍，可能是干擾內(nèi)分泌和發(fā)育毒性的重要因素.進(jìn)入體內(nèi)的DEHP及其代謝產(chǎn)物可分布于肝臟、腎臟、胃腸道及脂肪等組織中.在大鼠的睪丸組織中濃度較高.DEHP在體內(nèi)的半衰期平均為12 h，而在脂肪組織中長(zhǎng)達(dá)156 h［3］.

2 DEHP 的發(fā)育毒性

由于母體內(nèi)的DEHP 可通過胎盤和乳汁轉(zhuǎn)移給胎兒和嬰兒［9］，且嬰幼兒攝入來自食品、醫(yī)療用品和空氣中的DEHP 遠(yuǎn)高于成年人，同時(shí)孕婦和發(fā)育期兒童對(duì)DEHP 非常敏感［10］，因此，DEHP的發(fā)育毒性引起廣泛關(guān)注.根據(jù)美國(guó)REPROTOX數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)道，母鼠孕期暴露于DEHP 可導(dǎo)致胎鼠產(chǎn)生突眼、露腦及尾部、血管和骨骼異常等畸形，早期吸胎率明顯增加，并可能通過胎盤脂質(zhì)及鋅代謝影響胚胎發(fā)育，導(dǎo)致胚胎生長(zhǎng)緩慢［11］.還有人發(fā)現(xiàn)孕期暴露于DEHP 的仔鼠肺間質(zhì)增厚、間質(zhì)細(xì)胞增多、肺泡數(shù)目減少、肺間質(zhì)比例增大［12］.暴露于DEHP 的雄性小鼠交配后母鼠受孕率下降、胚胎平均著床數(shù)減少，而胚胎早期死亡數(shù)目增加［5］.急性DEHP 處理降低體外培養(yǎng)心肌細(xì)胞自發(fā)性收縮節(jié)律，減弱心肌收縮力［13］.可見，DEHP具有多方面的胚胎發(fā)育毒性.據(jù)此，歐盟和美國(guó)等許多國(guó)家已禁止在所有玩具和兒童用品中添加超過0.1%的DEHP 等3 種PAEs 增塑劑.

胚胎期和新生兒期是生殖系統(tǒng)分化和發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)的性激素水平是調(diào)節(jié)生殖系統(tǒng)分化發(fā)育的關(guān)鍵因素.因此，胚胎期和新生兒期DEHP暴露對(duì)生殖系統(tǒng)發(fā)育的影響特別顯著.圍生期(妊娠期～哺乳期)母體暴露于15～405 mg·kg－1·d－1DEHP 的雄性大鼠出現(xiàn)生殖器官畸形，表現(xiàn)為肛門與生殖器距離縮短，睪丸下降受阻和包皮分離延遲，睪丸、附睪、陰莖、前列腺及精囊畸形且質(zhì)量下降［11，14］;這些雄鼠成年后的精子生成量比對(duì)照組顯著降低19%～25%，精子活動(dòng)性減弱.在人類也發(fā)現(xiàn)類似的作用.文獻(xiàn)［5，15］發(fā)現(xiàn)，母親孕期接觸大量DEHP 可導(dǎo)致其所生的男性新生兒肛生殖器指數(shù)下降，陰莖體積小，隱睪發(fā)生率增加，成年后精子數(shù)量減少，睪丸腫瘤發(fā)生率增加.在新生兒期接觸大量DEHP 的新生兒也有類似的改變，生殖系統(tǒng)發(fā)育受抑制［16］.美國(guó)和其他工業(yè)化國(guó)家的男性新生兒尿道下裂與隱睪癥發(fā)病率增加被認(rèn)為與長(zhǎng)期大量接觸PAEs 增塑劑有關(guān)［17］.

睪丸細(xì)胞被認(rèn)為是DEHP 影響生殖器官發(fā)育的作用靶點(diǎn).有研究發(fā)現(xiàn)，DEHP 可影響睪丸生殖細(xì)胞發(fā)育，抑制胚胎18 d 和出生3 d 大鼠生殖細(xì)胞的增殖與分化，該作用主要針對(duì)出生后處于分裂活躍期的生殖母細(xì)胞，而對(duì)胚胎中處于有絲分裂靜止期的生殖母細(xì)胞沒有影響，說明正在分裂的細(xì)胞對(duì)DEHP 更敏感［18］.此外，體外研究顯示，DEHP 可導(dǎo)致分泌睪酮的睪丸間質(zhì)(Leydig)細(xì)胞增殖速度變慢甚至停止，導(dǎo)致胚胎期睪酮分泌水平下降.與此相應(yīng)，母體染毒DEHP (100 mg·kg－1·d－1)的雄性仔鼠血清黃體生成素、睪酮濃度顯著下降;孕期接觸過多DEHP 孕婦所生胎兒臍血及新生兒期睪酮水平也出現(xiàn)降低［19］.睪酮水平是調(diào)節(jié)雄性生殖器官發(fā)育和精子發(fā)生的關(guān)鍵因子，因此，DEHP 對(duì)睪丸細(xì)胞的影響可能是DEHP 影響雄性生殖器官發(fā)育的一個(gè)重要原因.

3 DEHP 的神經(jīng)毒性

動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)從胚胎一直到成年均受到性腺激素的調(diào)控.因此，具有環(huán)境雌激素活性的DEHP 可能干擾內(nèi)源性性激素對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的調(diào)節(jié)作用.外周攝入的DEHP 可通過血腦屏障進(jìn)入腦組織.在生命早期，由于血腦屏障發(fā)育未完全，DEHP 通過血腦屏障進(jìn)入腦組織的機(jī)會(huì)更大.器官形成期是胚胎對(duì)外界化學(xué)物質(zhì)最敏感的時(shí)期，也是神經(jīng)系統(tǒng)分化發(fā)育的關(guān)鍵期.有報(bào)道DEHP可以干擾神經(jīng)系統(tǒng)兩大類細(xì)胞(神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)的增殖分化過程.受孕第8 天暴露于DEHP 可導(dǎo)致大鼠胚胎神經(jīng)管發(fā)育畸形，主要表現(xiàn)為腦膨出和露腦［20］.出生后早期，大腦還要經(jīng)歷突觸發(fā)生和重塑、髓鞘形成等重要過程.Smith 等［10］發(fā)現(xiàn)，在出生后第16～22 天這一海馬發(fā)育的敏感時(shí)期，暴露于DEHP(10 mg/kg)可降低雄性大鼠海馬CA3 區(qū)的軸突標(biāo)記物水平，同時(shí)還減少齒狀回(DG)和CA3 區(qū)的未成熟和成熟神經(jīng)元的密度，但對(duì)雌性大鼠海馬形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)育沒有影響.Andrade 等［21］發(fā)現(xiàn)，圍生期母體DEHP 暴露對(duì)子代大鼠下丘腦視前區(qū)的芳香化酶活性產(chǎn)生劑量和性別依賴的影響.芳香化酶是將睪酮轉(zhuǎn)化為雌激素的關(guān)鍵酶，其在腦內(nèi)的活性改變勢(shì)必影響腦內(nèi)性激素水平，擾亂其對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的調(diào)節(jié)作用.與此相一致，陳龍等［22］發(fā)現(xiàn)，母體圍生期染毒的子代血清雌二醇水平降低.

腦發(fā)育期間，性激素調(diào)節(jié)神經(jīng)元的發(fā)育、神經(jīng)環(huán)路的建立和腦內(nèi)性別二態(tài)神經(jīng)核團(tuán)的發(fā)育和性別分化，并因此誘導(dǎo)動(dòng)物生殖和非生殖行為的發(fā)育和性別差異.近來，DEHP 對(duì)神經(jīng)行為發(fā)育的影響已引起人們的注意.流行病學(xué)調(diào)查研究提示:尿液中DEHP 代謝物MEHP 的濃度可能與兒童的注意缺陷多動(dòng)癥有關(guān)［23］;而DEHP 誘導(dǎo)青年大鼠多動(dòng)癥的研究為這一推測(cè)提供了證據(jù)［24］.此外，有人發(fā)現(xiàn)胚胎期暴露于DEHP 可損傷嚙齒類的記憶行為，并認(rèn)為可能與神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高及誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡有關(guān)［25］.但也有報(bào)道DEHP并不影響大鼠學(xué)習(xí)記憶［26］.DEHP 對(duì)神經(jīng)行為的影響目前還是知之甚少.神經(jīng)行為是神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)的最終體現(xiàn)，各種因素誘導(dǎo)的神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)、神經(jīng)環(huán)路和遞質(zhì)系統(tǒng)等變化均有可能改變神經(jīng)行為;同時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)又有一定的可塑性，這些改變有可能并不會(huì)在某一種行為上體現(xiàn)出來.因此，更多的神經(jīng)行為學(xué)研究積累，以及應(yīng)用形態(tài)學(xué)、基因、電生理功能和行為學(xué)等多項(xiàng)技術(shù)在細(xì)胞、分子和整體多個(gè)水平開展DEHP 的神經(jīng)毒性研究，可以進(jìn)一步闡明DEHP 神經(jīng)毒性的作用機(jī)制.最近，Ran 等［27］應(yīng)用電生理技術(shù)研究了DEHP對(duì)果蠅投射神經(jīng)元突觸前傳遞的作用，發(fā)現(xiàn):DEHP(100 μmol/L)可影響果蠅觸角葉投射神經(jīng)元的自發(fā)電活動(dòng)，降低自發(fā)性動(dòng)作電位頻率和微小興奮性突觸后電流(mEPSCs)的頻率和振幅;同時(shí)，DEHP 還抑制了鈣通道振幅的峰值.這些結(jié)果提示DEHP 可能通過抑制鈣通道活動(dòng)改變果蠅觸角葉投射神經(jīng)元突觸前傳遞，同時(shí)也提示神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)可能是DEHP 作用的靶點(diǎn).但目前國(guó)內(nèi)外還沒有進(jìn)一步的研究報(bào)道.神經(jīng)系統(tǒng)是調(diào)控機(jī)體各器官系統(tǒng)活動(dòng)的生命中樞，DEHP 引起的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常勢(shì)必會(huì)影響動(dòng)物生存和人類健康，但目前對(duì)DEHP 神經(jīng)發(fā)育毒性的認(rèn)識(shí)還很缺乏.

4 結(jié)語(yǔ)

由于PAEs 增塑劑的廣泛使用，DEHP 已成為環(huán)境中普遍存在的持久性有機(jī)污染物，人類和動(dòng)物可經(jīng)多種途徑終生暴露于DEHP.盡管其毒性較低，且進(jìn)入體內(nèi)后多數(shù)可完全代謝，但越來越多的研究表明，DEHP 對(duì)人和動(dòng)物的多個(gè)系統(tǒng)及其發(fā)育存在潛在的危害.目前，大多數(shù)DEHP 毒性研究主要集中在生殖發(fā)育毒性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)其他系統(tǒng)的毒性研究相對(duì)較少，而對(duì)人體健康影響的流行病學(xué)調(diào)查研究更為稀少.因此，開展多系統(tǒng)毒性實(shí)驗(yàn)研究，加強(qiáng)DEHP 暴露的流行病學(xué)調(diào)查，探討暴露與效應(yīng)的關(guān)系，同時(shí)更深入地開展毒理機(jī)制研究，將有助于找出疾病發(fā)生發(fā)展的原因并尋求對(duì)應(yīng)的防治措施.

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