鄰苯二甲酸酯類毒性作用研究進(jìn)展

劉乃榕，王少鵬，楊　光

(1.大連醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，遼寧 大連 116044； 2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心內(nèi)科，遼寧 大連 116011)

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鄰苯二甲酸酯類毒性作用研究進(jìn)展

劉乃榕1，王少鵬2，楊光1

(1.大連醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，遼寧 大連 116044； 2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心內(nèi)科，遼寧 大連 116011)

鄰苯二甲酸酯類化合物(PAEs)可以通過多種途徑進(jìn)入機(jī)體，在人體的暴露途徑主要分為職業(yè)暴露、醫(yī)學(xué)接觸、孕婦和嬰幼兒暴露、一般人群暴露等。近年來研究表明PAEs可損傷心臟細(xì)胞的功能，使血管壓力增加，危害心血管健康，導(dǎo)致心臟毒性；可干擾雄性激素和雌性激素的分泌，對生殖系統(tǒng)有明顯損傷；可誘發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化引起肝臟毒性。本文就PAEs對機(jī)體的毒性作用及其可能機(jī)制作一綜述。

鄰苯二甲酸酯類；塑化劑；毒性

[引用本文]劉乃榕，王少鵬，楊光.鄰苯二甲酸酯類毒性作用研究進(jìn)展[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016,38(5)：492-495.

鄰苯二甲酸酯類化合物(phthalate acid esters, PAEs)主要作為增塑劑(塑化劑)使用，廣泛應(yīng)用在玩具、飲料、白酒、藥品、醫(yī)療包裝等各個方面，其超標(biāo)使用已成為影響國內(nèi)外食品安全的重要因素之一。據(jù)報道，PAEs中應(yīng)用較為廣泛的鄰苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)的毒性是三聚氰胺的20倍。PAEs可通過多種途徑進(jìn)入機(jī)體，引起多種組織和器官的毒性反應(yīng)。對PAEs毒性的研究主要集中在肝毒性、生殖毒性和心臟毒性等，本文就PAEs在人體的暴露途徑及其毒性作用進(jìn)行梳理和分析。

1　PAEs的理化性質(zhì)

PAEs，亦稱酞酸酯，物理特性為低熔點(diǎn)固體或揮發(fā)性很低的無色油狀粘稠液體，易溶于有機(jī)溶劑，難溶于水。PAEs包括鄰苯二甲酸二辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、DEHP等。PAEs中DEHP的使用量占塑化劑總量的1/4，高居首位，主要應(yīng)用于食品的包裝和醫(yī)用器材。在自然界中PAEs含量極少，目前使用的PAEs主要來源于人工合成，PAEs是目前世界上生產(chǎn)量最大，使用最為廣泛的人工合成有機(jī)化合物。PAEs與塑料分子的相容性比較好，兩者之間由氫鍵和/或范德華力連接，彼此之間維持著相對獨(dú)立的化學(xué)性質(zhì)，可以隨時間的推移由塑料中轉(zhuǎn)移到外界環(huán)境。聚氯乙烯(PVC)塑料制品中PAEs的含量高達(dá)20%～50%。

PAEs屬于難降解污染物，是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(environmental endocrine disruptors, EEDs)，即具有干擾機(jī)體正常的內(nèi)分泌功能，可對機(jī)體及其后代產(chǎn)生不利的影響，在無人為干預(yù)的情況下PAEs極難降解。采用無毒、無害的塑化劑來代替PAEs是預(yù)防環(huán)境污染的根本措施。

2　PAEs在人體的暴露途徑

PAEs可以通過呼吸道、消化道、靜脈輸液及皮膚等途徑進(jìn)入機(jī)體。根據(jù)PAEs在人體的暴露途徑主要分為職業(yè)暴露、醫(yī)學(xué)接觸、孕婦和嬰幼兒暴露、一般人群暴露等。

職業(yè)暴露人群，其主要暴露途徑為皮膚接觸和經(jīng)呼吸道攝入，屬于高危暴露群體[1]。國內(nèi)部分PVC、人造革生產(chǎn)車間內(nèi)的PAEs濃度可高達(dá)1.7～66 mg/m3，其中DBP在車間內(nèi)濃度嚴(yán)重超出美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA) 不超過5 mg/m3的規(guī)定[2]。就醫(yī)患者接觸PAEs有兩種特殊的暴露來源，分別是醫(yī)療器械和藥品包衣。在醫(yī)療器械中，塑料由于成本低、加工簡單、化學(xué)惰性高、韌性好和生物安全性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。醫(yī)療塑料主要用于血袋、輸血器、輸液器、靜脈輸液袋、腸道和腸道外營養(yǎng)袋、鼻飼管、體外循環(huán)管路、血液透析管路和腹膜透析袋等[3]。嬰兒經(jīng)常使用含有PAEs的醫(yī)療器械，其尿液中的PAEs代謝產(chǎn)物含量是對照組的13～14倍[4]。目前，多項研究在羊水、母乳中檢測到了PAEs的存在[5]。一般人群PAEs暴露途徑主要為消化道(食品、水等)、呼吸道(煤炭、地板粘合劑、墻面涂層等)、皮膚(個人護(hù)理產(chǎn)品、化妝品、指甲油等)等途徑。PAEs通過被污染的食品進(jìn)入機(jī)體是其最主要的暴露途徑[6]。

3　PAEs的毒性

3.1心臟毒性

近年來，關(guān)于PAEs對心臟毒性的研究引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，PAEs可損傷心臟細(xì)胞的功能，導(dǎo)致血管的壓力增加，危害心血管健康。20世紀(jì)80年代，有研究指出DEHP及其代謝產(chǎn)物可能會造成心率失常[7]。在研究DEHP急性毒性的實驗中，用100 μg/mL的DEHP灌注大鼠心臟，結(jié)果顯示大鼠心臟自發(fā)性心率減速，降低了冠狀動脈血流量及等長收縮張力[8]。

鄰苯二甲酸(2-乙基己基)單酯(MEHP)是DEHP在體內(nèi)主要的代謝產(chǎn)物，研究表明，MEHP對心臟具有潛在毒性作用，體外實驗發(fā)現(xiàn)MEHP的毒性效力為DEHP的10倍[9]。趙文紅等[10]用飲水?dāng)z入法飼養(yǎng)小鼠60天后收集臟器，測定DEHP含量，發(fā)現(xiàn)心臟中DEHP的含量是所有檢測臟器中濃度最高者，為90.90 μg/g；實驗結(jié)果還提示DEHP可以在小鼠的體內(nèi)蓄積。雖然PAEs在人體內(nèi)各組織中廣泛分布，但是對DEHP或其代謝產(chǎn)物在心血管系統(tǒng)的毒性作用及機(jī)制的研究并不多見[11-12]。厲曙光等[13]用不同濃度DEHP對小鼠的心肌細(xì)胞進(jìn)行染毒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)250 μg/mL組沒有明顯變化，500及1000 μg/mL組出現(xiàn)較輕的橫紋不清和細(xì)胞水腫，2000 μg/mL組發(fā)現(xiàn)橫紋不清、纖維腫脹、淤血出現(xiàn)、甚至出現(xiàn)肌纖維斷裂和細(xì)胞壞死。以乳鼠的心肌細(xì)胞為研究對象，用DEHP(1～50 μg/mL)處理72～96 h后，發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞的功能合胞體已經(jīng)解開，導(dǎo)致異步細(xì)胞網(wǎng)狀收縮，其機(jī)制與間隙連接蛋白基因43(connexin 43,CX43)表達(dá)減少有關(guān)[14]。流行病學(xué)調(diào)查研究表明，尿中高PAEs與青少年血壓升高[2]和老年人冠心病發(fā)病的危險增加有關(guān)[15-16]，此外，尿中MEHP含量與血管斑塊回聲呈正相關(guān)[16]。還有研究表明，PAEs代謝產(chǎn)物鄰苯二甲酸甲酯(MMP)是動脈粥樣硬化斑塊形成的獨(dú)立危險因素[15]。

高麗芳等[17]研究了DEHP對小鼠胚胎心肌細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)體外全胚胎培養(yǎng)最早出現(xiàn)的畸形是心臟畸形，隨DEHP濃度的增加，心肌細(xì)胞自發(fā)節(jié)律性收縮頻率下降、心肌細(xì)胞收縮力下降，其原因可能是DEHP破壞了心肌細(xì)胞骨架，形成了胚胎心臟的毒性。

目前缺乏直接證據(jù)證明DEHP及其代謝產(chǎn)物對心臟組織的毒性作用。體內(nèi)DEHP暴露對于心臟電傳導(dǎo)、心室收縮力或心室壓力等的影響，還需要進(jìn)一步的研究。

3.2生殖發(fā)育毒性

PAEs是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，具有類雌激素樣作用，進(jìn)入機(jī)體后可以干擾雄性激素和雌性激素的分泌，對生殖系統(tǒng)有明顯損傷。圍產(chǎn)期PAEs及其代謝產(chǎn)物暴露可導(dǎo)致雄性大鼠的性細(xì)胞分化異常，表現(xiàn)出毒性癥狀，如隱睪癥、尿道下裂等。DBP暴露后可降低機(jī)體雄激素水平，影響生殖結(jié)節(jié)的分化和發(fā)育、尿道管狀結(jié)構(gòu)的生成等[18]。Erkekoglu等[19]研究表明，3周齡SD大鼠DEHP染毒5周后，導(dǎo)致精母細(xì)胞凋亡和睪丸支持細(xì)胞內(nèi)波形蛋白瓦解破壞，體外補(bǔ)硒后，其毒性作用得以減輕。DBP和鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)可以使精母、精原細(xì)胞部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、脫顆粒，線粒體腫脹、嵴消失、結(jié)構(gòu)模糊；支持細(xì)胞腫脹、多數(shù)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張呈囊泡狀，細(xì)胞器數(shù)量減少，曲細(xì)精管周圍組織水腫，基底膜輕度增厚，間質(zhì)明顯水腫。DEHP主要通過代謝產(chǎn)物MEHP對卵巢功能產(chǎn)生影響，作用靶點(diǎn)主要是卵巢顆粒細(xì)胞；MEHP還與孕酮的分泌存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。Ambruosi等[20]報道給予DEHP后，從母馬卵巢中分離出卵丘復(fù)合體，培養(yǎng)成熟后發(fā)現(xiàn)低劑量DEHP可顯著抑制卵細(xì)胞成熟，而高劑量DEHP可引起卵丘細(xì)胞的ROS升高和凋亡，但并不影響卵細(xì)胞成熟。

此外，Cobellis等[21]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，血漿中DEHP濃度與子宮內(nèi)膜異位癥存在一定聯(lián)系，這項調(diào)查首次提出了PAEs可能是子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病的原因之一。PAEs對激素水平也有不同的抑制作用，產(chǎn)前接觸PAEs可對胎兒產(chǎn)生抗雄激素影響，動物和人群調(diào)查研究均發(fā)現(xiàn)PAEs對雄激素也有抑制作用，可引起睪丸癌、肛殖距離減小、不孕不育等疾病。

3.3肝臟毒性

大量研究表明，PAEs具有明確的肝臟毒性。美國國家毒理規(guī)劃署(NTP)的實驗研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大鼠和小鼠可通過食物長期吸收DEHP而引起肝癌。研究指出肝臟是機(jī)體內(nèi)DEHP轉(zhuǎn)化為活性代謝產(chǎn)物如MEHP的主要器官之一。

目前，關(guān)于PAEs引起肝臟毒性的大量研究表明，其機(jī)制主要是誘發(fā)氧化應(yīng)激引起活性氧(ROS)升高，體內(nèi)氧平衡被破壞，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化進(jìn)而引起肝損傷[22]。子宮內(nèi)DEHP暴露的CD-1小鼠妊娠11～19天后，對其肝臟的發(fā)育進(jìn)行研究，結(jié)果顯示DEHP延遲了肝臟發(fā)育[23]。PAEs對嚙齒類動物肝臟致癌過程與過氧化物酶體增生物激活受體(PPAR-α) 的調(diào)節(jié)有關(guān)，然而嚙齒類動物PPAR遠(yuǎn)高于人體，PAEs在人體中是否能通過PPAR-α途徑誘發(fā)肝腫瘤，還有待進(jìn)一步調(diào)查研究[24]。

3.4其他毒性

PAEs可增強(qiáng)免疫原性的活力，還可影響體內(nèi)多種免疫細(xì)胞的功能。流行病學(xué)研究表明，PAEs可以誘發(fā)人體的過敏癥狀。PAEs暴露可影響機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)代謝進(jìn)而誘導(dǎo)肥胖。PAEs還可以產(chǎn)生神經(jīng)毒性。有研究表明，PAEs可使大鼠的可逆記憶減弱[25]。長期接觸PAEs可引起感覺遲鈍、麻木和多發(fā)性神經(jīng)炎等癥狀。

4　小　結(jié)

綜上所述，PAEs在人們生活中無處不在，PAEs是目前塑化劑中應(yīng)用最多、范圍最廣的有機(jī)污染物，其種類多樣，理化特性復(fù)雜，并且可以通過多種途徑進(jìn)入人體，可以引起肝毒性、腎毒性、心臟毒性、生殖毒性、胚胎毒性、神經(jīng)毒性及免疫毒性等。PAEs毒理學(xué)效應(yīng)與動物的種屬、靶器官的敏感性和染毒途徑等因素有關(guān)。因動物毒性實驗研究的結(jié)果與機(jī)制不能直接應(yīng)用到人體上，仍需要開展更深入的調(diào)查研究。

[1] Hines CJ, Hopf NB, Deddens JA, et al. Occupational exposure to diisononyl phthalate (DiNP) in polyvinyl chloride processing operations[J]. Int Arch Occup Environ Health, 2012, 85(3): 317-325.

[2] 裴賽峰,張昀,袁東,等. 鄰苯二甲酸酯類化合物的環(huán)境污染及人體暴露水平[J]. 環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2008, 25(3):306-309.

[3] 陳琳,錢青,張喆,等. 醫(yī)療途徑中增塑劑DEHP的溶出及其安全性研究概況[J]. 中國藥房,2011,22(33):3073-3075.

[4] Weuve J, Sanchez BN, Calafat AM, et al. Exposure to phthalates in neonatal intensive care unit infants: urinary concentrations of monoesters and oxidative metabolites [J]. Environ Health Perspect, 2006, 114(9): 1424-1431.

[5] Hogberg J, Hanberg A, Berglund M, et al. Phthalate diesters and their metabolites in human breast milk, blood or serum, and urine as biomarkers of exposure in vulnerable populations [J]. Environ Health Perspect, 2008, 116(3): 334-339.

[6] Wormuth M, Scheringer M, Vollenweider M, et al. What are the sources of exposure to eight frequently used phthalic acid esters in Europeans ? [J].Risk Anal, 2006, 26(3): 803-824.

[7] Barry YA, Labow RS, Keon WJ, et al. Perioperative exposure to plasticizers in patients undergoing cardiopulmonary bypass [J]. J Thorac Cardiovasc Surg,1989, 97(6): 900-905.

[8] Aronson CE, Serlick ER, Preti G. Effects of di-2-ethylhexyl phthalate on the isolated perfused rat heart [J]. Toxicol Appl Pharmacol, 1978, 44(1): 155-169.

[9] Yang G, Zhang W, Qin Q, et al. Mono(2-ethylhexyl) phthalate induces apoptosis in p53-silenced L02 cells via activation of both mitochondrial and death receptor pathways [J]. Environ Toxicol, 2015, 30(10): 1178-1191.

[10] 趙文紅,厲曙光. DEHP染毒后小鼠各臟器含量的測定及其意義[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志,2005,15(03):262-292.

[11] Martinez-Arguelles DB, McIntosh M, Rohlicek CV, et al. Maternal in utero exposure to the endocrine disruptor di-(2-ethylhexyl) phthalate affects the blood pressure of adult male offspring [J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2013, 266(1): 95-100.

[12] Wei Z, Song L, Wei J, et al. Maternal exposure to di-(2-ethylhexyl)phthalate alters kidney development through the renin-angiotensin system in offspring [J]. Toxicol Lett, 2012, 212(2): 212-221.

[13] 厲曙光,趙文紅,金泰廙. 鄰苯二甲酸(2-乙基已基)酯對小鼠臟器損傷作用[J]. 中國公共衛(wèi)生,2006,22(05):589-591.

[14] Gillum N, Karabekian Z, Swift LM, et al. Clinically relevant concentrations of di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) uncouple cardiac syncytium[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2009, 236(1): 25-38.

[15] Lind PM, Lind L. Circulating levels of bisphenol A and phthalates are related to carotid atherosclerosis in the elderly [J].Atherosclerosis, 2011, 218(1):207-213.

[16] Olsen L, Lind L, Lind PM. Associations between circulating levels of bisphenol A and phthalate metabolites and coronary risk in the elderly[J]. Ecotoxicol Environ Saf, 2012, 80(1): 179-183.

[17] 高麗芳,李勇,蘇憶蘭. 鄰苯二甲酸二-(2-乙基己基)酯對小鼠胚胎致畸作用和心肌細(xì)胞的毒性[J]. 衛(wèi)生毒理學(xué)雜志,2005,19(02):123-124.

[18] Hannas BR, Lambright CS, Furr J, et al. Genomic biomarkers ofphthalate-induced male reproductive developmental toxicity：a targeted RT-PCR array approach for defining relative potency[J]. Toxicol Sci, 2012, 125(2)：544-557.

[19] Erkekoglu P, Zeybek ND, Giray B, et al. The Effects of Di(2-Ethylhexyl) Phthalate Exposure and Selenium Nutrition on Sertoli Cell Vimentin Structure and Germ-Cell Apoptosis in Rat Testis [J]. Arch Environ Con Tox, 2012, 62 (3): 539-547.

[20] Ambruosi B, Uranio MF, Sardanelli AM, et al. In vitro a cute exposure to DEHP affects oocyte meiotic maturation, energy and oxidative stress parameters in a large animal model[J]. PLoS ONE, 2011, 6(11): 27452.

[21] Cobellis L, Latini G, De Felice C, et al.High plasma concentrations of di 2(22 ethylhexyl)2 phthalate in women with endometriosis[J].Hum Reprod, 2003, 18 (7):1512-1515.

[22] 王秀琴,李玲,田曉梅.鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二( 2-乙基己基) 酯聯(lián)合染毒對雌性大鼠的生殖毒性[J].環(huán)境與健康雜志,2010,28(6):505-507.

[23] Maranghi F, Lorenzetti S, Tassinari R, et al. In utero exposure to di-(2-ethylhexyl) phthalate affects liver morphology and metabolism in post-natal CD-1 mice[J]. Reprod Toxicol, 2010, 29(4): 427-432.

[24] Wood CE,Jokinen MP, Johnson CL, et al. Comparative Time Course Profiles of Phthalate Stereoisomers in Mice[J].Toxicol Sci, 2014, 139 (1) :21-34.

[25] Power AE,Mcgaugh JL.Phthalic acid amygdalopetal lesionof the nucleus basalismagnocellularis induces reversible memorydeficits in rate[J]. Neurobiol Learn Mem, 2002, 77(3): 72-88.

Toxicity action of phthalate acid esters

LIU Nai-rong1, WANG Shao-peng2, YANG Guang1

(1.CollegeofPublicHealth,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China; 2.DepartmentofCardiology,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Phthalate acid esters (PAEs) can enter human through a variety of pathways，and the exposure in the human body mainly includes occupational exposure, medical exposure, exposure of pregnant women and infants, and the general population exposure. Recent studies have shown that PAEs can damage the function of cardiocytes, increase the vascular pressure, and endanger cardiovascular health, leading to cardiac toxicity. PAEs can interfere with the secretion of male hormones and estrogen, and damage the reproductive system. PAEs can induce oxidative stress, leading to lipid peroxidation to cause liver toxicity. In this paper, the toxic effects of PAEs and its possible mechanisms are reviewed.

phthalate acid esters; plasticizer; toxicity

遼寧省自然科學(xué)基金項目(2014023004)

劉乃榕(1990-)，女，遼寧鞍山人，碩士研究生。E-mail :417536849@qq.com

楊 光，副教授。 E-mail :yg290@163.com

??述

10.11724/jdmu.2016.05.19

R615

A

1671-7295(2016)05-0492-04

2016-06-14；

2016-09-13)