環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的暴露特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模式

段志文

（沈陽醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院沈陽市食品安全與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽 110034）

迄今為止，美國化學(xué)文摘 社 （Chemical Abstracts Service，CAS）創(chuàng)立的化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫 CAS REGISTRYSM，已收錄超過1.6億種化學(xué)物，其中商用化學(xué)物達(dá)1.04億之多，具有 CAS登記號(hào)的超4 000萬［1］。 化 學(xué) 藥 品、 農(nóng)藥、日用化學(xué)品、工程塑料等人工合成化學(xué)物，在給人類生活帶來方便和舒適的同時(shí)，也帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。大量人工合成化學(xué)物不斷被釋放到環(huán)境空間，給生態(tài)環(huán)境和人類自身帶來一定危害。1962年Rachel Carson撰寫的 《寂靜的春天》，便關(guān)注到農(nóng)藥二氯二苯基三氯乙烷 （DDTs）對環(huán)境的危害，呼吁人們提高對自然環(huán)境的保護(hù)意識(shí)；1996年Theo Colborn等合著的 《我們被偷走的未來》，關(guān)注到人工合成化合物、特別是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物 （environmental endocrine disruptors， EEDs）對生態(tài)環(huán)境和人類自身的影響。EEDs自1991年被定義以來［2］，一直受到廣大科技工作者和政府部門的重視，研究顯示，EEDs類物質(zhì)可模擬或拮抗內(nèi)源性激素活性，引起機(jī)體內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)失衡，產(chǎn)生以生殖毒性［3］為主的一系列損害，包括氧化應(yīng)激、神經(jīng)功能調(diào)節(jié)、脂代謝異常、腫瘤發(fā)生等。因此，深入研究并表征人群接觸EEDs的特點(diǎn)，找到靈敏、準(zhǔn)確評價(jià)EEDs風(fēng)險(xiǎn)的模式，對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人群健康意義重大。本文就EEDs在環(huán)境中的釋放、人群接觸特點(diǎn)及評價(jià)模式研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 EEDs在環(huán)境中的釋放

EEDs分為天然和人工合成兩類，除鉛、汞、砷等金屬類外，其余均為有機(jī)化學(xué)物。按其用途可分為工業(yè)原材料、洗滌用品、化妝品、農(nóng)藥、包裝材料等，因工業(yè)生產(chǎn)和生活應(yīng)用被不斷釋放到空氣、水體、土壤等環(huán)境介質(zhì)中，以不同方式與機(jī)體接觸并進(jìn)入體內(nèi)，對健康產(chǎn)生一定的影響。

空氣中EEDs主要來源于工業(yè)生產(chǎn)釋放、垃圾焚燒以及家庭裝修。韓國最大的人工湖之一—阿桑湖地區(qū)，分布有工業(yè)綜合體和農(nóng)田，研究發(fā)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域都存在鄰苯二甲酸酯類 （PAEs）污染物，其中空氣中總 PAEs的平均濃度為 3.92～33.09 ng／m3， 主要來源于工業(yè)生產(chǎn)［4］； 國內(nèi)某大型天然湖泊大氣顆粒物中PAEs的濃度在湖岸邊為2.74～ 11.89 ng／m3， 市區(qū)為 2.62 ～ 15.33 ng／m3，主要通過大氣遷移而來［5］。相比于室外空氣中含有的EEDs，人們會(huì)更關(guān)心室內(nèi)空氣的清潔度。有研究表明中國住宅室內(nèi)灰塵暴露鄰苯二甲酸二乙基己酯 （DEHP）的量占總攝入量的2%～5%，而美國則占10%～58%［6］； Pei等［7］對杭州10 套新裝修房子的臥室、客廳和書房的空氣進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，DEHP濃度平均為2 437 ng／m3，說明新裝修房子室內(nèi)空氣中DEHP濃度更高；Chen等［8］檢測位于北京市的三個(gè)室內(nèi)場所 （學(xué)生宿舍、公寓、辦公室）PM2.5中六種鄰苯二甲酸鹽，PAEs總量分別為468、498和280 ng／m3，主要成分是鄰苯二甲酸二丁酯 （DBP） 和 DEHP， 占 PM2.5結(jié)合 PAEs總量的76.3%～97.7%，化妝品和個(gè)人護(hù)理用品、增塑劑和PVC制品可能是室內(nèi)PM2.5結(jié)合PAEs的重要來源。

土壤是污染物主要儲(chǔ)存庫，并可通過土壤滲透至地下水、地表徑流至地表水、蒸發(fā)至大氣中。土壤中EEDs來自于農(nóng)藥噴灑、氣霧劑應(yīng)用、電子垃圾拆解、工業(yè)廢水排放、石油化工污染等。EEDs類型與土地用途密切相關(guān)。一項(xiàng)使用類固醇受體生物測定法測定我國農(nóng)業(yè)土壤內(nèi)分泌干擾能力的研究結(jié)果顯示，在123個(gè)土壤樣品中觀察到高雌激素活性和抗孕激素活性，檢出率分別達(dá)到79%和73%；約三分之一的測試樣品表現(xiàn)出雄激素、孕激素和糖皮質(zhì)激素作用；共有72%和78%的土壤提取物分別具有鹽皮質(zhì)激素和抗鹽皮質(zhì)激素活性，并且雌激素活性分別與 DDTs、硫丹（Endosulfans）、 氯丹 （Chlordanes）、 七氯和艾、狄氏劑的含量呈正相關(guān)，在種植蔬菜的土壤中可以檢測到有機(jī)氯農(nóng)藥 （OCPs），含量在21.0～592 ng／g之間［9］。在電子垃圾拆解場所的土壤中，重金屬Cd、Cu和Pb的含量是對照區(qū)的2～15倍［10］。同一類型污染物在不同功能土壤中含量分布也不同，在鎘污染地區(qū)，土壤中鎘含量在工礦區(qū)土壤＞礦區(qū)農(nóng)用土壤＞非礦區(qū)農(nóng)用土壤＞城區(qū)土壤＞自然土壤［11］；對表層土壤中21種OCPs的污染特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，六六六 （HCHs）和DDTs是構(gòu)成土壤OCPs污染的主要成分，不同植被類型土壤中，總的OCPs、HCHs和DDTs殘留量最高的土壤類型均為蔬菜地、西瓜地和大豆地［12］。

水體中EEDs來源較為復(fù)雜，工業(yè)廢水和生活污水直接或間接地排入水體是EEDs進(jìn)入水體的主要外源途徑，作為內(nèi)源途徑的水體沉積物中EEDs釋放和前體物降解也不容忽視［13］。在某市自來水中， DEHP 的含量達(dá)到了 3.05 μg／L［14］。 我國西部某城市污水處理廠的進(jìn)水和出水中檢測到5種EEDs， 含量范圍在 38.55～119.88 μg／L和 5.42～54.21μg／L， 其中雌三醇 （E3） 含量最多， 分別占總量的76.38%和71.06%，并且部分EEDs的降解和去除與溫度和季節(jié)具有一定的相關(guān)性［15］。對某市的天然水體進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)泉水中雙酚A（BPA）的濃度最低，長江水 （常熟段）中的BPA濃度最高；對生活中的瓶裝水和桶裝水進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，瓶裝水中BPA濃度范圍在1.18～11.40 ng／L，桶裝水中 BPA 濃度范圍在 3.15～55.00 ng／L［16］。由此可見，幾乎在所有的水體中均發(fā)現(xiàn)EEDs的蹤跡，而水與人類關(guān)系十分密切。見圖1。

圖1 EEDs釋放及轉(zhuǎn)歸示意圖

2 EEDs的健康損害效應(yīng)

大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，EEDs的暴露會(huì)影響機(jī)體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)的功能，尤其是對男性生殖系統(tǒng)的影響［17］。

EEDs在人體多種生物材料中被檢出，人類接觸幾種 PAEs的平均值范圍為 0.26～1.48 μg／kg［18］； 圍產(chǎn)期 BPA 暴露會(huì)增加子代大鼠代謝綜合征的風(fēng)險(xiǎn)［19］。調(diào)查顯示，美國哺乳期女性約62%的乳汁樣本能檢測到 BPA（0.22～10.8 ng／ml， 中位數(shù) 0.68 ng／ml， 平均值為 3.13 ng／ml），且存在種族差異，可能與生活方式等有關(guān)［20］。Li等［21］分析了孕婦血液、臍帶血和胎糞樣本中鄰苯二甲酸單-2-乙基己酯 （MEHP）、辛基酚 （OP）和4-壬基酚 （4-NP） 及19種多溴聯(lián)苯醚 （PBDEs）同系物等EEDs，結(jié)果顯示PBDEs幾乎完全轉(zhuǎn)移至胎盤并到達(dá)胎兒，從而影響胎兒健康。意大利的一項(xiàng)對母體暴露于內(nèi)分泌干擾物和胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)果的初步研究顯示，孕婦血液中全氟辛酸（PFOA）水平與新生兒體重呈負(fù)相關(guān)，證實(shí)了內(nèi)分泌干擾物可通過胎盤轉(zhuǎn)移到胎兒并影響妊娠結(jié)局［22］。

一項(xiàng)評估男性不育與內(nèi)分泌干擾物暴露的相關(guān)性研究中，La Rocca等［23］選定了磺酸鹽（PFOS）、PFOA、DEHP、MEHP和BPA等幾種內(nèi)分泌干擾物，結(jié)果顯示BPA和PFOA與男性不育之間可能存在相關(guān)性。長期職業(yè)暴露于多氯聯(lián)苯、有機(jī)氯、氨基甲酸酯、乙二醇醚、苯乙烯、甲苯、BPA、烷基酚類化合物等內(nèi)分泌干擾物的男性工人，淋巴瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加［24］；農(nóng)業(yè)及汽車塑料制造業(yè)的員工乳腺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)較高［25］。國內(nèi)一項(xiàng)病例對照研究結(jié)果表明，在甲狀腺自身抗體陽性的女性中，甲狀腺結(jié)節(jié)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)與尿中BPA濃度接近線性相關(guān)［26］。

3 健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模式

EEDs健康損害問題日益突出，因此，對此類物質(zhì)的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，以便采取有針對性的管理和防范措施，減少其對健康的影響顯得尤為重要。所謂健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是指針對一種EEDs，通過一定的方法定性和定量評價(jià)其影響健康的潛在危害性大小。需要注意的是，大多數(shù)研究者選擇建立動(dòng)物暴露模型以評估化學(xué)物質(zhì)的健康風(fēng)險(xiǎn)，但化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生毒作用的閾值濃度具有物種差異，例如MEHP和己烯雌酚 （DES）影響嚙齒類動(dòng)物的類固醇生成，但對人類影響不大，因此，將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)外推到人類健康風(fēng)險(xiǎn)評估具有一定的局限性［27］。

3.1 激素活性評價(jià) （也稱內(nèi)分泌干擾效應(yīng)評價(jià)）

體外篩查實(shí)驗(yàn)方法包括雌激素受體 （ER）結(jié)合測定實(shí)驗(yàn)、ER反式激活測定 （ERTA）實(shí)驗(yàn)、雄激素受體 （AR）結(jié)合測定實(shí)驗(yàn)、重組芳香酶測定實(shí)驗(yàn)和類固醇生成測定實(shí)驗(yàn)；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括魚類短期繁殖實(shí)驗(yàn)、青蛙形態(tài)改變試驗(yàn)、青春期大鼠甲狀腺實(shí)驗(yàn)、 大鼠 Hershberger實(shí)驗(yàn)等［28］。Coady等［29-30］使用以上5種體外篩選實(shí)驗(yàn)方法對2，4-二氯苯氧基乙酸 （2，4-D）的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)進(jìn)行測試，結(jié)果表明2，4-D不具有與雌激素、雄激素或類固醇生成途徑相互作用的潛力，并且通過魚類短期繁殖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)一般以模式生物為研究對象，斑馬魚作為生態(tài)毒理學(xué)研究常用的模式生物［31］，在EEDs內(nèi)分泌干擾效應(yīng)評價(jià)時(shí)也是首選。如利用斑馬魚研究PAEs類物質(zhì)的發(fā)育毒性、評估雌激素內(nèi)分泌干擾活性［32］；也有研究者利用斑馬魚研究化學(xué)物質(zhì)對甲狀腺激素分泌水平、卵巢組織形態(tài)的影響以評估其內(nèi)分泌干擾效應(yīng)［33-34］。 Molina 等［35］用斑馬魚研究 BPA暴露后對性腺的影響，以評估BPA的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，觀察到組織病理學(xué)和性腺形態(tài)測定是評價(jià)斑馬魚暴露BPA后的敏感指標(biāo)。研究化學(xué)物質(zhì)是否干擾內(nèi)分泌過程主要篩查手段是動(dòng)物兩代繁殖毒性測試及動(dòng)物生命周期試驗(yàn)［36］。如多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）對魚類兩代繁殖試驗(yàn)闡明胚胎期暴露可改變幾種關(guān)鍵的類固醇基因的表達(dá)來影響性激素的產(chǎn)生，影響配子參數(shù)，并對后代的繁殖成功產(chǎn)生不利影響［37］；斑馬魚全生命周期暴露于低濃度的四溴二苯醚 （BDE-47），對親代及子代甲狀腺、內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，表現(xiàn)為子代形態(tài)異常、甲狀腺激素合成受影響，增加子代毒性敏感性［38］。

3.2 高通量檢測技術(shù) 隨著基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)技術(shù)在毒理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，EEDs的健康效應(yīng)評價(jià)也應(yīng)用到這些技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是通過高通量檢測，可以一次性獲得大規(guī)模生物學(xué)數(shù)據(jù)和信息，再通過大數(shù)據(jù)信息軟件的挖掘、匯總和整理，可以深入了解健康效應(yīng)的特點(diǎn)、闡明毒性機(jī)制。Hultman等［39］利用原代虹鱒魚肝細(xì)胞和基因芯片技術(shù)，探討ER激動(dòng)劑17α-炔雌醇 （EE2）的分子作用模式，結(jié)果闡明了短期暴露于EE2后，原代魚肝細(xì)胞的生物轉(zhuǎn)化、ER介導(dǎo)的反應(yīng)、脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)、細(xì)胞生長和腫瘤／凋亡可能發(fā)生改變，通過一次實(shí)驗(yàn)研究觀察到了EE2影響虹鱒魚肝細(xì)胞中與雌激素相關(guān)的許多毒理學(xué)效應(yīng)及調(diào)控途徑。在毒理學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立方面，也會(huì)用到毒理組學(xué)技術(shù)，如Richards等［40］利用高通量篩檢和短序列組裝技術(shù)，建立了沙丁魚、日本鯖魚和大菱鲆肝臟的全轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫，為進(jìn)一步比較基因組分析和生物標(biāo)志物檢測奠定了基礎(chǔ)。化學(xué)物生物轉(zhuǎn)化途徑的多樣性和雙重性，決定了EEDs類物質(zhì)生物效應(yīng)的復(fù)雜性，如果能從代謝角度檢測并分析某種化學(xué)物質(zhì)體內(nèi)中間產(chǎn)物種類、作用靶點(diǎn)、信號(hào)網(wǎng)絡(luò)等，對于毒性機(jī)制探討意義重大。Ortiz-Villanueva等［41］采用非靶向液相色譜-高分辨質(zhì)譜 （LC-HRMS）代謝組學(xué)方法，研究BPA、PFOS和三丁基錫 （TBT）亞致死劑量對斑馬魚胚胎受精后48～120 h代謝譜的影響，檢測到約50種TBT和BPA代謝物和25種PFOS代謝物的濃度變化；對相應(yīng)代謝變化的分析表明，斑馬魚對BPA、TBT和PFOS有類似的潛在反應(yīng)，影響甘油磷脂、氨基酸、嘌呤和2-氧羰基水楊酸的代謝。雙酚S（BPS）作為BPA的替代品，也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活，其風(fēng)險(xiǎn)是否低于BPA？Huang等［42］采用基于質(zhì)譜的代謝組學(xué)和定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法，研究了BPS對正常人乳腺上皮細(xì)胞MCF-10A的影響，發(fā)現(xiàn)共有200個(gè)蛋白發(fā)生顯著改變，35種內(nèi)源性代謝產(chǎn)物發(fā)生了顯著變化；代謝產(chǎn)物和蛋白質(zhì)的關(guān)聯(lián)分析表明，三羧酸循環(huán)、嘌呤代謝、丙酮酸代謝和脂質(zhì)代謝途徑發(fā)生了變化，這些變化與維持細(xì)胞增殖和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，此項(xiàng)研究拓寬了我們對BPS作為BPA替代品的風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)。

3.3 分子對接技術(shù) 分子對接技術(shù)主要是通過受體的特征以及受體和藥物分子之間的相互作用方式來進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的方法。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分子對接技術(shù)得到長足進(jìn)步，該技術(shù)也由單純的藥物設(shè)計(jì)，逐步應(yīng)用到小分子與大分子相互作用模式、生物大分子間識(shí)別、分子自組裝、超分子結(jié)構(gòu)等方面。根據(jù)EEDs類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物活性特點(diǎn)，其健康效應(yīng)也可以用分子對接技術(shù)進(jìn)行評價(jià)和預(yù)測。如利用分子對接和分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)，研究BPA拮抗AR分子機(jī)制，結(jié)果表明，BPA能夠與AR配體結(jié)合區(qū)進(jìn)行有效結(jié)合，引起受體降解、抑制AR與其共伴侶熱休克蛋白HSP90的解離，從而阻斷二氫睪酮 （DHT）誘導(dǎo)的AR核移位［43］。有人注意到地表水系中碘造影劑（ICM） 含量較高 （約為3μg／L）， 而且在魚腦和性腺中也能檢測到。那么ICM是否會(huì)對生物體造成影響呢？通過對泛影酸、碘己醇、碘酰胺醇和碘普羅胺與核受體AR、ER等進(jìn)行分子對接，發(fā)現(xiàn)與天然激素、甲狀腺素和三碘甲狀腺原氨酸相比，碘海醇與甲狀腺素結(jié)合閾的結(jié)合更強(qiáng)，表明碘海醇可能是潛在的EEDs［44］。代謝組學(xué)技術(shù)與分子對接技術(shù)的結(jié)合，對內(nèi)分泌干擾物的健康效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 展望

EEDs作為一類特殊化學(xué)污染物，其對健康的影響深遠(yuǎn)而廣泛。隨著環(huán)境介質(zhì)中化學(xué)污染物種類的增多，潛在的EEDs類物質(zhì)也會(huì)逐漸增多，暴露于這類物質(zhì)的健康效應(yīng)更不容忽視。非傳染性慢性疾病如糖尿病、甲狀腺疾病、乳腺癌等高發(fā)，與這類化學(xué)物的相關(guān)性仍是未解之謎，因此，如何高效、特異地識(shí)別環(huán)境介質(zhì)中此類物質(zhì)，則顯得尤為重要。生物信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)分析技術(shù)、高通量檢測技術(shù)等在毒理學(xué)中的應(yīng)用，促進(jìn)了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)的發(fā)展，快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的檢測方法將給EEDs類物質(zhì)篩查帶來新的契機(jī)與方向。