環(huán)境內(nèi)分泌干擾物肝毒性研究進(jìn)展

張玉靜，鐘才高

（1.湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖南長沙 410013；2.中南大學(xué)湘雅公共衛(wèi)生學(xué)院，湖南長沙 410078）

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（environmental endocrine disruptors，EDC）是一類能夠模擬體內(nèi)激素作用的外源性物質(zhì)，可影響機(jī)體內(nèi)分泌、生殖和免疫系統(tǒng)功能，誘發(fā)可逆或不可逆的生物效應(yīng)。EDC可通過多種途徑在生物體內(nèi)富集，以類激素的形式導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)分泌紊亂。肝是機(jī)體代謝解毒的重要器官，經(jīng)由消化道進(jìn)入機(jī)體的外源性物質(zhì)經(jīng)肝代謝轉(zhuǎn)化后進(jìn)入血液循環(huán)，進(jìn)而到達(dá)全身各組織器官。大量臨床資料和實(shí)驗(yàn)室研究表明，肝對生物體內(nèi)分泌平衡的維持具有重要作用，肝疾病的發(fā)生常伴隨內(nèi)分泌異常，而某些內(nèi)分泌異常也可能誘導(dǎo)肝功能紊亂［1］。EDC作為類激素能夠干擾機(jī)體激素的合成、分泌、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝及結(jié)合過程，引起內(nèi)分泌功能紊亂而誘發(fā)肝疾?。?］；也能夠與靶細(xì)胞受體直接結(jié)合，引起相關(guān)基因表達(dá)改變［2］；還可通過表觀遺傳機(jī)制誘發(fā)多種疾?。?］。但是，目前關(guān)于EDC誘導(dǎo)肝毒性的報(bào)道較少，本文從EDC的概述、常見EDC的肝毒性作用特點(diǎn)及分子機(jī)制等方面進(jìn)行綜述。

1 EDC概述

隨著生產(chǎn)活動的快速發(fā)展，大量化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入人類的生存環(huán)境，造成嚴(yán)重污染。研究資料顯示，EDC是對環(huán)境和人類健康危害最大的環(huán)境污染物，具有種類繁多、分布廣、易富集、表現(xiàn)形式多樣及對幼體敏感的特性。近年來，日常生活中越來越多的物質(zhì)被確定為EDC，可通過消化道、呼吸道和皮膚接觸等途徑進(jìn)入機(jī)體而產(chǎn)生有害效應(yīng)，因此，研究者越來越重視對該類化合物的研究。

盡管EDC種類繁多，結(jié)構(gòu)迥異，但根據(jù)其來源主要分為天然和人工合成的EDC兩大類。其中，天然EDC包括植物雌激素（如大豆異黃酮）和真菌毒素（如黃曲霉毒素）；而人工合成EDC包括樹脂原料、農(nóng)藥（如有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類）、金屬（如汞、鉛）和藥物（如已烯雌酚、避孕藥）等。根據(jù)其作用特點(diǎn)可將EDC分為類激素和抗激素兩大類。EDC主要來源于人類的生活和生產(chǎn)過程［4］，如垃圾焚燒、吸煙、汽車尾氣和烹調(diào)油煙；農(nóng)藥化肥的大量使用；工業(yè)固體廢棄物的堆放、填埋過程中的滲濾以及有機(jī)廢水的排放等。

有研究表明，EDC可干擾哺乳動物體內(nèi)雌激素、甲狀腺素和睪酮等多種激素的合成、分泌、結(jié)合和代謝等過程，導(dǎo)致出生缺陷、神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙、智力低下或腫瘤等疾病的發(fā)生［5-6］。研究發(fā)現(xiàn)，EDC引起的機(jī)體免疫功能異常是其誘發(fā)乳腺癌的機(jī)制之一，當(dāng)妊娠期小鼠暴露于EDC后，其乳腺癌的發(fā)病率明顯增高，該現(xiàn)象與EDC誘導(dǎo)小鼠血液中免疫調(diào)控因子如趨化因子的表達(dá)異常有關(guān)［7］；也有研究表明，EDC能夠與雌激素受體（estrogen receptor，ER）結(jié)合發(fā)揮其毒效應(yīng)，雌二醇可競爭結(jié)合HepG2細(xì)胞和HeLa細(xì)胞的ER的配體結(jié)構(gòu)域，進(jìn)而影響ER的促轉(zhuǎn)錄活性［8］；此外，EDC還能抑制甲狀腺素的分泌引起毒效應(yīng)的發(fā)生，當(dāng)利用多溴聯(lián)苯醚染毒人原代甲狀腺細(xì)胞后，甲狀腺球蛋白的表達(dá)及細(xì)胞的增殖受到明顯抑制［9］。由此可見，人們對于EDC誘導(dǎo)的機(jī)體毒效應(yīng)及其分子機(jī)制有了一定的認(rèn)識，但是具體分子機(jī)制尚未闡明。

2 常見EDC的肝毒性作用特點(diǎn)及分子機(jī)制

2.1 天然EDC

植物中含有的與雌二醇結(jié)構(gòu)相似，且具內(nèi)分泌干擾活性的物質(zhì)為植物雌激素，能夠通過與ER結(jié)合影響腫瘤細(xì)胞的增殖分化、侵襲轉(zhuǎn)移和細(xì)胞周期進(jìn)程，而發(fā)揮對前列腺癌、乳腺癌或結(jié)腸癌等的預(yù)防和治療作用［10］，是腫瘤治療過程中常用的藥物之一。目前關(guān)于長期或大劑量使用植物雌激素對機(jī)體有害效應(yīng)的研究還較少。2015年有研究者發(fā)現(xiàn)［11］，每天利用添加黃豆苷元400 mg·kg-1的飼料連續(xù)飼養(yǎng)幼豬70 d后，豬肝組織中檢測出大量的黃豆苷元的殘留，并伴隨肝質(zhì)量的降低。真菌霉素是由真菌產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，其中黃曲霉毒素（aflatoxin）是最常見的真菌霉素之一。研究顯示，氧化損傷是黃曲霉毒素誘導(dǎo)機(jī)體肝毒性的主要機(jī)制。Alm-Eldeen等［12］利用黃曲霉毒素B1（AFB1）750 μg·kg-1連續(xù)染毒SD大鼠90 d，大鼠肝質(zhì)量和肝組織中抗氧化酶活性顯著降低，同時(shí)肝組織脂質(zhì)過氧化程度明顯增高。Vipin等［13］研究也發(fā)現(xiàn)，AFB1 100 μmol·L-1可引起HepG2 細(xì)胞中 ROS 大量蓄積，進(jìn)而誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；進(jìn)一步以Wistar大鼠為研究對象，ig給予AFB1 200 μg·kg-128 d，大鼠肝組織發(fā)生氧化損傷，表現(xiàn)為氧化應(yīng)激的標(biāo)志物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的含量增高而抗氧化酶超氧化物歧化酶（su?peroxide dismutase，SOD）的活性降低。上述研究均證實(shí)，天然的EDC能導(dǎo)致機(jī)體肝損傷。

2.2 人工合成EDC

2.2.1 樹脂原料

樹脂原料是一類常見的EDC，被廣泛應(yīng)用于增塑劑、化妝品和染料中，其中雙酚A（bisphenol A，BPA）、二乙基己基鄰苯二甲酸（diethylhexyl phthalate，DEHP）和鄰苯二甲酸酯等可導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷或肝功能異常。BPA是常見的樹脂原料，可通過氧化應(yīng)激誘導(dǎo)肝毒性損傷。Kazemi等［14］分別利用 BPA 5，25 和 125 μg·kg-1ig 連續(xù)染毒雄性Wistar大鼠35 d，大鼠肝組織中BPA含量呈劑量依賴性增高，且堿性磷酸酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的活性呈顯著下降趨勢，而MDA含量顯著增高，表現(xiàn)為明顯的脂質(zhì)過氧化損傷。還有研究發(fā)現(xiàn)，BPA能激活細(xì)胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的發(fā)生，導(dǎo)致大鼠肝功能障礙［15］。流行病學(xué)研究也表明，環(huán)氧合酶、環(huán)氧化物酶、SOD和過氧化氫酶（catalase，CAT）等與機(jī)體氧化-抗氧化平衡相關(guān)酶基因多態(tài)性與BPA誘導(dǎo)的肝毒性密切相關(guān)［16］。此外，BPA暴露誘導(dǎo)的肝損傷與其誘導(dǎo)的表觀遺傳機(jī)制密切相關(guān)，如BPA（0.5 mg·kg-1）ig染毒雄性Wistar大鼠30 d后，能激活促絲裂原活化蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并誘導(dǎo)miR-122表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致大鼠肝組織中谷胱甘肽過氧化物酶的活性顯著降低［17］。也有研究證實(shí)，BPA的暴露導(dǎo)致小鼠肝組織全基因組甲基化水平改變［18］，但該改變是否會導(dǎo)致小鼠肝功能損傷還需進(jìn)一步研究。

DEHP也是一種常見的樹脂原料，其肝毒性效應(yīng)主要通過激活細(xì)胞凋亡途徑產(chǎn)生。楊光濤等［19］研究發(fā)現(xiàn)，DEHP的代謝產(chǎn)物鄰苯二甲酸單乙基己基酯不僅能激活P53介導(dǎo)的線粒體凋亡途徑，也能與過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARγ）或孕烷X受體結(jié)合，誘導(dǎo)L02和HepG2細(xì)胞凋亡的發(fā)生。利用SD大鼠和大鼠肝BRL細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，DEHP能通過抑制雙微體2基因的表達(dá)活化P53信號通路，誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡［20］。另外，DEHP還可通過干擾胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)肝毒性損傷。Zhang等［21］以SD大鼠和L02細(xì)胞為研究對象，發(fā)現(xiàn)DEHP可通過誘導(dǎo)PPARγ的活化抑制胰島素受體的表達(dá)，從而導(dǎo)致肝細(xì)胞的增殖能力降低。20世紀(jì)80年代以來的研究發(fā)現(xiàn)，鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)可通過誘導(dǎo)機(jī)體氧化應(yīng)激、DNA損傷和影響細(xì)胞色素P450酶系導(dǎo)致受試動物（大鼠或小鼠）肝形態(tài)或功能發(fā)生明顯改變［22-25］。

2.2.2 農(nóng)藥

肝是代謝農(nóng)藥的重要器官，在肝代謝農(nóng)藥的過程中會導(dǎo)致肝微粒體細(xì)胞色素P450酶系功能異常或線粒體能量代謝障礙，誘發(fā)人或動物肝毒性損傷。研究發(fā)現(xiàn)，肝在代謝艾氏劑（aldrin，六氯-六氫-二甲撐萘）的過程中，影響細(xì)胞色素P450酶系CYP1A 和 CYP3A，引起肝代謝功能障礙［26］。Mesnage等［27］以含50 ng·L-1草甘膦〔glyphosate，N-（膦酸甲基）甘氨酸〕的除草劑ig染毒大鼠24個(gè)月發(fā)現(xiàn)，草甘膦可引起細(xì)胞色素P450酶系相關(guān)基因（如 CYP2C12，CYP2C7，CYP2C70，CYP2A1 和CYP2D1等）表達(dá)改變，導(dǎo)致染毒組大鼠非酒精性脂肪肝的發(fā)病率顯著高于對照組。也有報(bào)道稱，敵草隆〔diuron，3-（3，4-二氯苯基）-1，1-二甲基脲，50，100，200 和500 μmol·L-1〕ip染毒大鼠40 min即出現(xiàn)肝功能障礙，該現(xiàn)象與敵草隆導(dǎo)致的肝細(xì)胞線粒體能量代謝障礙有關(guān)［28］。

農(nóng)藥還能夠通過氧化應(yīng)激機(jī)制誘導(dǎo)肝毒性損傷。研究者以狄氏劑（dieldrin，六氯-環(huán)氧八氫-二甲撐萘）24 mg·L-1染毒HepG2細(xì)胞48 h后，細(xì)胞內(nèi)ROS的大量生成，導(dǎo)致線粒體膜電位降低以及PTP孔開放，引起細(xì)胞色素c從線粒體到胞漿釋放，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［29］。有機(jī)磷農(nóng)藥敵敵畏〔dichlorvos，O，O-二甲基-O-（2，2-二氯乙烯基）磷酸酯〕也能誘導(dǎo)肝細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激。以敵敵畏（0.64，1.60和4.00 mg·kg-1）ig染毒大鼠90 d后，熒光光度計(jì)檢測發(fā)現(xiàn)，敵敵畏染毒組大鼠肝組織中SOD、CAT和過氧化物酶等抗氧化酶的活性明顯降低，MDA含量顯著增高［30］。蘇傳洋等［31］研究表明，工業(yè)除草劑五氯酚的代謝產(chǎn)物四氯苯醌可通過抑制HepG2細(xì)胞的核因子E2相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件信號通路，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激，導(dǎo)致肝毒性效應(yīng)的發(fā)生。利用色拉油配制的二月桂酸二丁基錫（5，10和20 mg·kg-1）ig染毒雄性Wistar大鼠8周后，各染毒組大鼠出現(xiàn)明顯的肝損傷，表現(xiàn)為谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶和堿性磷酸酶等酶的活性呈現(xiàn)劑量依賴性增高，以及膽管上皮增生、管腔增大等，這一現(xiàn)象的發(fā)生與其誘導(dǎo)的肝脂質(zhì)過氧化密切相關(guān)［32］。

此外，農(nóng)藥誘導(dǎo)的DNA損傷也是其肝毒性的重要機(jī)制。Bachowski等［33］用含狄氏劑（0.1，1.0，和10 mg·kg-1）的飼料連續(xù)喂養(yǎng)B6C3F1小鼠90 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，染毒組小鼠肝細(xì)胞DNA雙鏈斷裂。另有文獻(xiàn)報(bào)道，暴露于二月桂酸二丁基錫（5，10和20 mg·kg-1）的雄性Wistar大鼠肝細(xì)胞DNA損傷，并伴隨G0/G1期細(xì)胞比例顯著增高［32］。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，有機(jī)磷農(nóng)藥直接與細(xì)胞DNA發(fā)生共價(jià)結(jié)合誘導(dǎo)DNA損傷，可能是其增加肝癌的發(fā)病率的重要原因［34］。

2.2.3 重金屬

近年來，重金屬類EDC（如汞、鎘和鉛等）在機(jī)體內(nèi)的蓄積及其對機(jī)體的毒性受到廣泛關(guān)注。氧化損傷是重金屬誘導(dǎo)肝毒性效應(yīng)的主要機(jī)制之一。王大鵬等［35］研究發(fā)現(xiàn)，每天利用以0.5%羧甲纖維素鈉配成混懸液的朱砂（1.0 g·kg-1）（其主要成分硫化汞含量≥96%）ig給予SD大鼠，染毒8周和12周時(shí)，血液和肝組織中汞含量均明顯增高，肝組織中谷草轉(zhuǎn)氨酶、總蛋白和白蛋白含量明顯增高，并出現(xiàn)肝細(xì)胞腫脹、空泡變性、水樣變性和炎癥細(xì)胞浸潤等病理結(jié)構(gòu)改變。另有證據(jù)表明，以甲基汞（5 mg·kg-1）ig染毒大鼠3 d后，大鼠肝組織中CAT、SOD和GSH-Px等抗氧化酶的活性及還原型谷胱甘肽的含量顯著降低［36］。此外，Mohammadi等［37］發(fā)現(xiàn)，以醋酸鉛15 mg·kg-1ip染毒大鼠6周后，大鼠肝組織中MDA和腫瘤壞死因子含量增高，伴隨GSH-Px和SOD活性降低；大鼠ig給予于醋酸鉛（29.25，87.74和263.23 mg·kg-1）后，肝組織中金屬硫蛋白1和2 mRNA水平顯著上升，提示醋酸鉛暴露損害大鼠體內(nèi)的氧化-抗氧化平衡［38］，誘發(fā)肝氧化損傷。重金屬還能夠通過誘導(dǎo)細(xì)胞自噬或DNA損傷引起肝毒性效應(yīng)。有研究表明，氯化鎘暴露可引起L02肝細(xì)胞中線粒體融合相關(guān)蛋白DNM1L表達(dá)增高，誘發(fā)線粒體自噬，進(jìn)而導(dǎo)致肝細(xì)胞毒性損傷［39］。而Narayana 等［40］研究發(fā)現(xiàn)，硝酸鉛暴露可通過誘發(fā)DNA損傷導(dǎo)致肝細(xì)胞凋亡。鎘還能通過表觀遺傳機(jī)制誘導(dǎo)肝毒性效應(yīng)，氯化鎘暴露導(dǎo)致L02肝細(xì)胞內(nèi)重要的蛋白磷酸酶2A-Aα亞基基因啟動子區(qū)的甲基化水平顯著升高，使其轉(zhuǎn)錄水平受到抑制，影響該蛋白磷酸酶的活性，誘導(dǎo)肝細(xì)胞毒性［41］。

2.2.4 其他

二噁英是一種在壞境和生物體內(nèi)都很難降解的高毒性三環(huán)有機(jī)氯化合物。有研究發(fā)現(xiàn)，將雌性大鼠暴露于四氯二苯并二噁英后，大鼠肝中白三烯B4大量蓄積，誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生，通過激活中性粒細(xì)胞導(dǎo)致肝毒性效應(yīng)［42］。Lamb等［43］利用雄性C57BL6小鼠研究發(fā)現(xiàn)，四氯二苯并二噁英能直接激活，或通過與芳烴受體結(jié)合誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)重塑而間接激活肝星形細(xì)胞，從而導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生。許多避孕藥中含有一定劑量的雌激素，能干擾機(jī)體內(nèi)分泌功能。Maheshwari等［44］對12個(gè)病例-對照研究進(jìn)行Meta分析的結(jié)果提示，口服避孕藥是肝細(xì)胞癌發(fā)生的危險(xiǎn)因素之一。

3 展望

隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，EDC已成為一種能夠誘導(dǎo)機(jī)體肝損傷的高危環(huán)境因素。目前人們對EDC導(dǎo)致肝損傷的機(jī)制具有一定的認(rèn)識，但是研究多集中在氧化損傷方面，且結(jié)論多來自長期低劑量暴露于某單一類型EDC的大小鼠實(shí)驗(yàn)。目前面臨的主要問題是如何選擇合適的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模擬人實(shí)際接觸EDC的情況，確定EDC誘發(fā)人體肝損傷的具體劑量及作用機(jī)制。此外，環(huán)境中多種EDC在一定條件下是否產(chǎn)生復(fù)合性肝損傷也是研究需要關(guān)注的問題。只有如此，才能為EDC暴露致人肝損傷的預(yù)防與控制提供新的干預(yù)策略。