（环境科学专业论文）几种内分泌干扰物的对映体选择性毒性及其降解.pdf

浙江大学博士学位论文 的高1 6 2 倍。这可能是由于这两类农药本身性质的差异所导致的。 进一步以人乳腺癌细胞系m c f 7 和人巨噬细胞系r a w 2 6 4 7 为模型，研究了l c t 在内分泌干扰和免疫毒性上的对映体选择性。结果表明( ) l c t 比( + ) l c t 能更强的引 起m c f 7 细胞的增殖，以及诱导p s 2 和e r am r n a 的表达。在r a w 2 6 4 7 细胞毒性中 也发现了同样的对映体选择性。在细胞生长抑制、凋亡以及p 5 3 基因的表达上，( ) - l c t 都表现出了更强的细胞毒性。 由于内分泌干扰物( e d c s ) 的广泛存在，使得e d c s 的削减和控制技术成为一个世 界性的难题。弄清它们的环境行为是评估e d c s 风险和开发有效修复方法的基础。我们 以e 2 为模型化合物，研究了土壤和水体中锰氧化物对e 2 降解的影响。结果显示：在有 锰氧化物存在的火菌土壤中，初始浓度为0 0 2 6 7 a m o lg 。的e 2 能在为期4 天反应中被 快速降解，同时伴有接近与被降解的e 2 等量的雌酮( e 1 ) 生成。这表明，反应中e 2 1 7 位上的羟基被氧化为羰基，同时生成唯一的降解产物e l 。在该反应中我们还观察到了 m n ( i i ) 的释放，而在去除锰的土壤中e 2 没有降解，因此可以得出结论：正是土壤中 的锰氧化物对e 2 起到了氧化作用。土壤p h 值的升高有利于e 2 的降解，这与该反应中 氢离子的释放有关。 在此基础上，利用自己合成的m n 0 2 对包括e l ，e 2 雌三醇( e 3 ) 和1 7 c 【雌炔醚( e e 2 ) 在内的雌激素进行了降解研究，结果表明它们( 浓度均为4 x 1 0 m ，p h = 4 ) 均能在2 2 0 分钟左右被有效去除。降解速率随着溶液p h 值的降低而增加，这可能是由于m n 0 2 在 低p h 值时有更强的氧化能力并能提供更多的表面反应位点。溶液中的共存离子( c u ( i i ) ，z n ( i i ) ，f e ( i i i ) 和m n ( i i ) ) ，以及反应过程中释放的m n ( i i ) 都会降低e 2 的去除速率。而刁i 同金属离子对反应的抑制效果差异可能是由于金属离子在溶液中的存 在形式不同所致。而通过螯合作用，腐殖酸能有效的去除金属离子的影响。lm gl d 的 腐植酸与溶液0 0 1m 的z n c l 2 溶液的结合程度可以达到2 5 1m m o lg 。m c f 一7 增殖实验 表明，m n 0 2 能完全去除该类雌激素的活性，并且无二次污染产生。 通过研究土壤加入草木灰( b r s ) 后，对异恶草松( c m z ) 的吸附。并进一步结合 分析了加入b r s 前后，土壤中c m z 对稗草的生物可利用性。结果显示，b r s 对c m z 的吸附能力比土壤高1 0 0 0 2 0 0 0 0 倍以上。土壤对c m z 的吸附量随着b r s 量的增加而 增加。而在为期9 天的生长实验中，c m z 对稗草的抑制也随着b r s 的增加而减小。 关键词：手性；对映体选择性；发育毒性；内分泌干扰；m n 0 2 ；生物可利用性 u 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t ag r e a tn u m b e ro fm a n m a d ec h e m i c a l sa r ec h i r a l a n dt h e s i g n i f i c a n c e o f e n a n t i o s e l e c t i v i t yi nt h e i rf a t ea n de f f e c t si nt h ee n v i r o n m e n th a sj u s ts t a r t e dt or e c e i v e a t t e n t i o n h o w e v e rt h ef u r t h e rs t u d yo ft h ee n a n t i o s e l e c t i v et o x i c i t yo fc h i r a lc h e m i c a l sw e r e d e l a y e db e c a u s eo fl a c k i n go fe n a n t i o m e r i cp u r es a m p l e sa n ds u i t a b l ee v a l u a t i n gm o d e l s i n t h i ss t u d y ，w et r yt oc h a l l e n g ea b o v ed i f f i c u l ts t u d y f i r s t l y , w es e l e c t e de n a n t i o m e r i cp u r e a c e t o f e n a t e ( a f ) a n d 九一c y h a l o t h r i n ( l c t ) a st a r g e t e di n s e c t i c i d e s ，w h i c hw o u l db e e n a n t i o s e l e c t i v e s e p a r a t e d o ns e l e c t e dc h i r a lc o l u m n sb y h i g hp e r f o r m a n c el i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) s e c o n d l y , w es t u d i e dt h e i re n a n t i o s e l e c t i v e i n d e v e l o p m e n t t o x i c i t i y , e n d o c r i n ed i s r u p t i o n a n di m m u n o t o x i c i t y t h i r d l y ，t h ea b i o t i co x i d a t i o no f 17 1 3 一e s t r a d i o l ( e 2 ) i ns o i lw a sf u r t h e rs t u d i e d ，a n dt h es y n t h e t i cm n 0 2w a su s e dt os t u d yt h e o x i d a t i v er e m o v a lo fa q u e o u ss t e r o i de s t r o g e n s f i n a l l y , t h ea v a i l a b i l i t yo fc l o m a z o n et o b a r n y a r d g r a s si nt h es o i li nt h ea b s e n c ea n dp r e s e n c eo fb u r n e dr i c es t r a ww a st e s t e d w i t hd i f f e r e n tc h i r a lc o l u m n s ，h p l cw a su s e df o re n a n t i o s e l e c t i v es e p a r a t i o nt h et w o i n s e c t i c i d e s t h ea fa n dl c te n a n t i o m e r sw e r eb a s e l i n es e p a r a t e do na l lt h ec o m l u n m ( c h i r a l p a ka d ，c h i r a l p a ka s ，c h i r a l c e lo d ，c h i r a l c e lo ja n ds u m i c h i r a lo a - 2 5 0 0 1 ) t e s t e d u n d e ro p t i m i z e dc o n d i t i o n s ，i nm o s tc a s e s ，b e t t e rs e p a r a t i o n sw e r ea c h i e v e da tl o w e r t e m p e r a t u r e s ( e g ，2 0 。c ) a n dl o w e rl e v e l so fp o l a rm o d i f i e r s ( 1 6 2t i m e sm o r et o x i ct h a ni t sa n t i p o d et oz e b r a f i s hi nt h ea c u t e t e s t t h i sm a yb ec a u s e db yt h ed i f f e r e n c ei nt h ep r o p e r t i e so ft h et w oc h e m i c a l s s i g n i f i c a n te n a n t i o s e l e c t i v i t yo fl c tw e r ef o u n di ne n d o c r i n ed i s r u p t i o n w i t hh u m a n b r e a s tc a r c i n o m ac e l ll i n em c f 7a n di m m u n et o x i c i t yw i t hh u m a nm a c r o p h a g ec e l l l i n e r a w 2 6 4 7 t h e ( ) e n a n t i o m e rw a ss t r o n g e r t h a nt h e ( + ) 一e n a n t i o m e ri nm c f - 7c e l l p r o l i f e r a t i o na n di n d u c t i o no fp s 2a n d e r am r n a e x p r e s s i o n s i m i l a re n a n t i o s e l e c t i v i t yw a s o b s e r v e di nr a w 2 6 4 7c e l lg r o w t h ，a p o p t o s i sa n da l t e r a t i o no fp 5 3m r n a l e v e l s o i la n dw a t e rc o n t a m i n a t i o nb ye s t r o g e n sh a sr a i s e dw o r l d w i d ec o n c e r no v e rt h e i r p o t e n t i a l h u m a nh e a l t ha n de c o l o g i c a le f f e c t s at h o r o u g hu n d e r s t a n d i n g o ft h e i r e n v i r o n m e n t a lf a t ei si m p e r a t i v ef o rp r o p e rr i s ka s s e s s m e n ta n dd e v e l o p m e n to fe f f e c t i v e r e m e d i a t i o nt e c h n o l o g i e s b ys e l e c t i v e l yr e m o v i n gm a n g a n e s eo x i d e sw h i l ep r e s e r v i n go t h e r s o i lc o m p o n e n t s ，t h ed e g r a d a t i o no f17 1 3 - e s t r a d i o l ( e 2 ) i ns t e r i l es o i la n dm n _ f r e es o i l ，a l o n g w i mt h ec o n c e n t r a t i o no fm n ( i i ) ，w a sd e t e r m i n e d i n0 0 7 5gm 1 1 s o i ls l u r r y , e 2w i t ha n d i n i t i a lc o n c e n t r a t i o no f0 0 2 6 7p m o lg 1w a sr a p i d l yd e g r a d e da n dn e a re q u i m o l a re s t r o n e ( e 1 ) a c c u m u l a t e do v e r4 - dr e a c t i o nt i m e n oo t h e rp r o d u c t sw e r ed e t e c t e di ns o i l am a s sb a l a n c e i n v o l v i n ge 2a n de le x i s t e dt h r o u t h o u tt h er e a c t i o nt i m e t h ee 2d e g r a d a t i o nw a st h u sa n d i v 浙江大学博士学位论文 o x i d a t i o np r o c e s sa n de lw a st h ep r o d u c t , i nw h i c ht h eh y d r o x y la tp o s i t i o n17o fe 2w a s o x i d i z e dt oac a r b o n y l t h ec o n c u r r e n tr e l a e a so fm n ( i i ) d u r i n ge 2o x i d a t i o na n dal a c ko fe 2 o x i d a t i o ni nm n f r e es o i l t o g e t h e rd e m o n s t r a t e dt h a tm a n g a n e s eo x i d e sw e r et h es o l e c o m p o n e n tr e s p o n s i b l ef o re 2o x i d a t i o ni ns o i l t h ed e g r e eo fe 2o x i d a t i o nw a sh i g h e ra t h i g h e rs o i lp ht h a na tl o w e rp h ，c o n s i s t e n tw i t ht h ef a c tt h a tt h er e a c t i o nr e l e a s e dp r o t o n s s o r p t i o no fe 2a n de lw a sd e t e r m i n e du s i n gm n f r e es o i l s u c hd a t am a yb em o r ea c c u r a t e b e c a u s eo ft h ee l i m i n a t i o no fe 2o x i d a t i o n 。 u s i n g4 x 1 0 5ms y n t h e t i cm n 0 2a tp h 4 ，e l ，e 2e s t r i o l ( e 3 ) a n d1 7 a e t h i n y l e s t r a d i o l ( e e 2 ) ，a l la t4 x lo - 6m ，w e r er a p i d l yr e m o v e dw i t h i n2 2 0m i n ，i n d i c a t i n gt h e e f f e c t i v e n e s so f m n 0 2a so x i d i z i n ga g e n tt o w a r d se s t r o g e n s e 2r e m o v a li n c r e a s e dw i t hd e c r e a s i n gp ho v e r t h et e s t e dr a n g eo f4 8 ，d u em o s tl i k e l yt oi n c r e a s e do x i d i z i n gp o w e ro fm n 0 2a n dac l e a n e r r e a c t i v es u r f a c ei na c i d i cs o l u t i o n s c o e x i s t i n gm e t a li o n so f0 01 ( c u ( i i ) ，z n ( i i ) ，f e ( i i i ) a n d m n ( i i ) ) a n dm n ( i i ) r e l e a s e df r o mm n 0 2r e d u c t i o nc o m p e t e dw i t he 2f o rr e a c t i v es i t e sl e a d i n g t or e d u c e de 2r e m o v a l o b s e r v e dd i f f e r e n t i a ls u p p r e s s i o no ne 2r e m o v a lm a yb er e l a t e dt o d i f f e r e n ts p e c i a t i o n so fm e t a l s ，a ss u g g e s t e db yt h em i n t e qc a l c u l a t i o n s ，a n dh e n c et h e i r d i f f e r e n ta d s o r p t i v i t i e so nm n 0 2 b ys u p p r e s s i n gt h em e t a le f f e c t ，h u m i ca c i ds u b s t a n t i a l l y e n h a n c e de 2r e m o v a l t h i sw a sa t t r i b u t e dt oc o m p l e x a t i o no fh u m i ca c i dw i t hm e t a li o n s w i t h0 01mz n c l 2i ns o l u t i o n sc o n t a i n i n g1m gl h u m i ca c i d ，t h eb i n d i n go fh u m i ca c i d f o rz n ( i i ) w a sd e t e r m i n e da t2 51m m 0 1 分1 a ni nv i t r oa s s a yu s i n gm c f 7c e l l si n d i c a t e da n e a re l i m i n a t i o no fe s t r o g e n i ca c t i v i t i e sw i t h o u ts e c o n d a r yr i s ko fe s t r o g e ns o l u t i o n st r e a t e d w i t hm n 0 2 t h ea d s o r p t i o no fc l o m a z o n eb yas o i la m e n d e dw i t hab u m e dr i c es t r a w ( b r s ) w a s m e a s u r e d t h ea v a i l a b i l i t yo fc l o m a z o n et ob a m y a r d g r a s si nt h es o i li nt h ea b s e n c ea n d p r e s e n c eo fb r sw a st e s t e d t h eb r sw a s1 , 0 0 0 2 0 ，0 0 0t i m e sm o r ee f f e c t i v et h a ns o i l i n s o r b i n ge t o m a z o n e t h es o r p t i o no fc l o m a z o n eb ys o i li n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gb r sc o n t e n t v 一 i nt h es o i l i nab i o a s s a y ，t h ei n j u r yo fb a m y a r d g r a s s9d a y sa f t e rp l a n t i n gd e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gb r s c o n t e n ti ns o i li n d i c a t i n gt h ee f f e c to fb r so nc l o m a z o n ea v a i l a b i l i t y k e y w o r d s ：c h i r a l i t y ，e n a n t i o s e l e c t i v e ，d e v e l o p m e n t t o x i c i t y ，e n d o c r i n ed i s r u p t i o n ， i m m u n o t o x i c i t y ，m n 0 2 ，a v a i l a b i l i t y 浙江大学博士学位论文 第一章手性污染物与生物安全的研究现状 1 前言 于性( c h i r a l i t y ) 是宇宙间的普遍特征，立体选择性在生命过程中是必然的规律。具有 不对称中心，不对称轴或不对称面的分子存在着一对或几对互为镜像关系而又4 i 能重叠 的异构体，这样的分子被称作于性分子( c h i r a lm o l e c u l e s ) ，这种关系的异构体被称作 对映体( e n a n t i o m e r ) 。近年来，手性化合物生物效应的对映体选择性得到了刁i 断的重 视。有关分子手性的重要性在生命科学中已被广泛认识。在非于性的环境中，手性化合 物的对映体有相同的物理和化学特性，但在生命体系中，蛋白质、核酸、激素、磷脂质 和糖都是手性的，当一个手性化合物进入生命体时，对映体之间生物转化、生物转运以 及生理和毒理学效应往往是刁、= 同的，甚全有时会表现出完全相反的效应。对于手性药物， 一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。然而，一个鲜为 人知的事实是很多环境污染物也包含于性结构，比如2 0 0 1 年的斯德哥尔摩公约中 首批公布的1 2 个持久性有机污染物( p o p s ) 牛的8 个有机氯农药都具有手性的，多环 芳烃( p a h s ) 、氟利昂替代品、多溴联苯醚( p b d e ) 等新型有机污染物也具有于性结 构。农药是有毒化学品中使用量大、施用面广、毒性高的一类化合物，而在我国，每年 农药施用量为5 o x l 0 5 - 6 0 1 0 5 吨，其中8 0 直接进入环境，给自然生态环境和人类健 康造成了很大的负面影响。据1 9 9 6 年的统计，所使用的农药中大约有2 5 是手性的， 并且随着结构更复杂的化合物投入使用，这个比率呈渐增趋势( l i u ，e ta 1 ，2 0 0 4 ) ，预计 十年之内达到农药总量的4 0 左右。在手性农药中重要的有苯氧基羧酸、芳氧基苯氧基 丙酸酯、咪唑啉酮类除草剂，拟除虫菊酯和有机磷类杀虫剂与三唑类、酰氨类菌剂等等。 以往由于知识的局限，长期以来人们在研究手性农药的环境问题的时候，一直把其不同 对映体当作同一种物质来看待，而且因为经济和方法上的原因，大部分的手性农药主要 以外消旋的形式来管理或使用。在目前使用的手性农药中，其中一半对映体可能是没有 杀虫活性或杀虫活性很低，如用于洒播在农田，不仅不能杀死害虫，还将影响环境安全， 一些发达国家已经立法，对某些具有手性的农药一定要使用其具有生物活性的单一异构 体；同时如果无效的对映体用于农田，不仅是影响环境，并将是一种资源的巨大浪费； 浙江大学博士学位论文 如果构成外消旋体的不同对映体对生物的活性有不同的作用，可以进行分离，物尽其用。 因此对手性农药的对映体加以区分，分别研究其对靶标生物的活性和非靶标生物的毒性 效应的对映体选择性，在取得良好经济效益的同时将对环境和生物的危害降至最低。 对手性农药对映体选择性差异的研究出现存上世纪9 0 年代。1 9 9 9 年1 0 月( ( n a t u r e ) ) 杂志刊登了美国e p a 国家暴露研究重点实验室( n a t i o n a le x p o s u r er e s e a r c hl a b o r a t o r y ) l e w i s 等人的关于环境条件变化对手性农药在土壤中降解的对映体选择性的影响的研究 论文；2 0 0 6 年初，( ( n a t u r e ) ) 再次发表了有关手性物质的对映体选择性差异论文。目前， 有毒手性化学物特别是一些手性农药的环境行为及其生态安全已备受关注，成为环境科 学研究的热点之一。 2 手性污染物的对映体富集 2 1 手性污染物的对映体选择性吸收 生物体对手性污染物的对映体选择性吸收可以首先表现在离子通道受体上。离子通 道受体是一种膜受体，它们分子结构彼此很相近，但具有与药物特异性结合的位点。膜 受体又可分为两种类型：由内源性配体控制的称为配体门控制离子通道；由跨膜电位改 变控制的称为电压门控离子通道。离子通道对离子可以表现出精确的选择性。因此，常 把它们看作是选择性滤孔。而膜受体上几个氨基酸的改变就足以改变通道的立体选择性 ( 曾苏，2 0 0 2 ) 。手性污染物彳i 同对映体与离子通道相互作用的不同，可能导致手性污 染物的对映体选择性吸收。 另外生物膜系统的磷脂双分子膜也具有手性选择性吸收( z h a n ge ta 1 ，1 9 9 9 ) 。细胞 对许多于性物质的选择性吸收，主要是由于脂质双分子膜对手性污染物有不同的透过 率，使得脂质双分子膜生物转运产生手性选择性。 2 2 手性污染物与酶、功能蛋白的对映体选择性作用 大部分进入生物体的污染物都能与血浆蛋白质有不同程度的结合( t a n ge ta 1 ， 2 0 0 5 ) 。而这些结合是有立体选择性的，所以会特异性的影响血浆中的化合物与对映体 之间比例( i l o n af i t o se ta 1 ，2 0 0 2 ) 。白蛋白是血浆中主要的蛋白质，它主要起结合酸性 药物的作用，而0 l 一酸性糖蛋白( a g p ) 只占白蛋白总数的3 ，主要与碱性物质结合， 浙江大学博士学位论文 对药物结合的作用也较小。但在一些急性患者体内会观察到随着a g p 的增加，与蛋白 质结合的药物数量也随之增加。有研究显示血浆蛋白结合的立体选择性随着总结合率的 增加而增加。对映体与蛋白质结合的差异，会引起它们药效的变化：比如杀鼠灵的s ( ) 对映体比r ( + ) 的药效强2 5 倍，但当血浆浓度增加后，血浆蛋白对s ( ) 型的结合也会 随之增加，从而使得两个对映体间的差异几乎可以被忽略( j a a pw i l t i n ge ta 1 ，1 9 8 0 ) 。 我们在研究中发现，有机磷农药稻丰散与牛血清白蛋白( b s a ) 有很强的相互作用， 并能结合生成复合物。如下图1 1 所示： 图1 1 ( a ) 稻丰散对牛血清白蛋白荧光的猝灭作用；( b ) 稻丰散浓度对牛血清白蛋白 荧光强度的s t e r n v o l m e r 曲线图。 f i g u r el - 1 ( a ) r e p r e s e n t a t i v ef l u o r e s c e n c es p e c t r af o rb s a i nt h ep r e s e n c eo fv a r i o u s c o n c e n t r a t i o n so f p h e n t h o a t e ( t = 3 6 0k ，九e x = 2 9 0n l n ，c ( b s a ) = 2 x l 矿m ，c ( p h e n t h o a t e ) ( 10 叫m ) ) ，a - j ：0 ，2 0 ，4 0 ，6 0 ，8 0 ，10 0 ，12 0 ，14 0 ，16 0 ，18 0 ) ( b ) s t e m v o l m e rp l o ta rv a r i o u sc o n c e n t r a t i o n so fp t a 浙江大学博士学位论文 其中s t e r n v o l m e r 图根据s t e r n v o l m e r 方程得出：f o = f ( 1 + k ，9 。凡和，分别为 猝灭剂加入之前和加入之后体系的荧光强度；k s ，为动态猝灭常数；o 为猝灭剂浓度。 从图中我们可以看出，随着稻丰散浓度的增加，牛血清白蛋白的内源性荧光强度均表现 出有规律地降低，同时其最大发射波长也开始向短波偏移( 7n m 的蓝移出现在稻丰散 浓度为1 8 1 0 曲m 时) 。 荧光猝灭作用又可分为动态猝灭和静态猝灭作用两类，其中动态猝灭由荧光分子与 猝灭剂之间发生碰撞引起，而静态猝火则由荧光分子与猝灭剂结合形成无荧光复合物所 致。一般情况下这两者可以根据不同温度条件下的结果加以区别。对于动态猝灭，温度 的升高将增加有效碰撞的离子数和电子转移过程，使荧光物质的猝灭常数随温度的升高 而增大；而在静态猝灭时，温度的升高将降低复合物的稳定性，使猝火常数减小( 常希 俊，2 0 0 5 ) 。从表1 1 可以看出随温度的升高而降低，这表明稻丰散对b s a 的猝灭 效应主要归因于静态猝灭机制。 表1 1 稻丰散对b s a 的s t e r n v o l m e r 猝火常数。 t a b l el 一1 s t e r n - v o l m e rq u e n c h i n gc o n s t a n t so fp h e n t h o a t eo nb s a 进一步，通过测定添加不同b s a 浓度后，稻丰散对乙酰胆碱酯酶的抑制，我们发 现，b s a 能显著的减少稻丰散对乙酰胆碱酯酶的抑制。如下图1 2 所示，随着b s a 浓 度的增加，稻丰散对乙酰胆碱半抑制浓度( i c 5 0 ) 有明显增加。这表明，b s a 能与稻丰 散结合，降低了反应体系中稻丰散的有效浓度，从而减少了其对乙酰胆碱酯酶的抑制。 4 型 o 芍 0 浙江大学博士学位论文 b s a c o n c e n t r a t i o n ( gl 1 ) 图1 2 不同b s a 浓度下稻丰散对乙酰胆碱酯酶i c 5 0 的影响。 f i g u r e1 - 2 i c s os h i f to fp h e n t h o a t ef o ra c h ei nt h ep r e s e n c eo fb s a 由于稻丰散具有手性结构，因此它在与蛋白质结合过程中会产生于性选择性。这有 待于后续进一步的研究。 。 2 3 手性污染物的对映体选择性富集 手性污染物的对映体选择性富集和降解均伴随着对映体比例的变化，一般以对映体 比例( e r ) 和对映体分数( e f ) 来表示。其中e r = e l e 2 ，而e f = e 1 ( e i + e 2 ) ，e 1 和e 2 分别表示两个对映体。 一般来说，憎水性持久有机物在营养级中有一个从低级到高级积累的过程。在一个 食物网中，其浓度随着营养级的升高而升高( d ev o o g tp ，1 9 9 6 ) 。而对手性污染物而言， 这一过程还会伴随着对映体选择性的富集放大。w i b e r g 等( 1 9 9 7 ) 的研究表明，0 【h c h 和氯丹的对映体浓度在北极熊的食物链中出现生物放大现象。此外，从鳕鱼样品( 对映 体比率e r 约为1 ) 到海豹的肝脏样品、鲸脂样品再到北极熊的肝脏样品( e r 约为2 3 ) ， e r s 随食物链逐级增加。t a n a b e 等( 1 9 9 6 ) 的研究表明，0 【h c h 的e r 值从在水、空气 和低营养级中的0 8 1 o 增加到诸如鳍足类和鲸类动物等高营养级中的1 6 2 8 。他们的 5 浙江大学博士学位论文 研究还表明，这些污染物在海豹体内的e r 值变化要比青鱼的大，这与v e t t e r 和m a r u y a ( 1 9 9 6 ) 的研究是相一致的，这可能还与生物体内特定的代谢酶有关。 污染物的对映体分数( e f s ) 值较高程度的偏离大都发生在生物体的特定器官中， 如肝脏，肾脏，脑组织和脊髓等。研究表明，( + ) p c b 8 4 币1 1 ( + ) p c b l 3 9 在多个组织和器 官中都发生了对映体选择性富集。h a n s j o a c h i m 等人( 2 0 0 4 ) 的研究显示，肾脏、肝、 皮肤、脂肪和脾中p c b l 4 9 的e f 值与血液中的差别很大，在肾脏和肝中也同样存在这一 差别。s h e n 等人( 2 0 0 4 ) 调查了8 5 个人类胚胎中0 c h c h 的e f s 值，发现( ) 0 c h c h 更容易 降解，且o 【h c h 的e f 值随着浓度的升高而减小，这主要跟人们的饮食有关。 e f 值偏离程度的一个总趋势是：低营养级生物 高营养级生物 肝脏肾 脑组织。 这是生物体及其器官内立体选择性降解、代谢、结合、吸收和排泄等过程的综合结果。 3 手性污染物的对映体选择性代谢 代谢过程涉及到生物体内酶系统。对映体在代谢过程中，往往由于与代谢酶结合成 复合物，从而导致对映体选择性的产生。由于生物体内对映体之间的代谢速率彳、= 同，从 而会引起两者相对浓度的差异。 酶对于性污染物的对映体选择性代谢可能按照以下四种途径进行： a 有两种对映体选择性酶存在，每一种只转化底物的一个对映体； b 对映体同时被一种酶转化，但是速率不同； c 一种酶依次转化底物的两个对映体，即优先降解一个对映体。另外那个对映体最终 也被降解，但是只能是在前一个已经被( 完全) 降解以后； d 一个对映体被一种酶降解，而另一个则被异构酶异构化。 m i a l e r 等人( 2 0 0 1 ) 从菌株sh e r b i c i d o v o r a n sm h 分离排序得至l j r d p a 和s a 两种基 因，在对映体选择性降解d c p p 和m c p p 过程中通过基因编译得到了两种截然不同的a 酮戊二酸盐类双加氧酶。n a g a t a 等人( 1 9 9 3 a ，1 9 9 3 b ) 从& p a u c i m o b i l i su t 2 6 中提取到 的y h c h 脱氯化氢酶( l i n a ) ，发现在催化降解过程中的一步关键反应时表现出了对映 体选择性。消旋酶( 异构酶) 由于能催化对映体底物外消旋化，而成为对映体选择性降解 的另一个途径。扁桃酸消旋酶( m r ) 就是其中研究的较为深入的一个例子。m r 能够将d 扁桃酸转化为相对应的l 型，反之亦然。 此外，环境中存在的矿物也会对酶的手性选择性产生影响。f a n g 等人( 2 0 0 5 ) 的研 究表明，硅藻土吸附作用显著增强了酶促反应的对映体选择性( e r 值由1 5 8 增加到 6 浙江大学博士学位论文 5 3 1 ) 。进一步研究表明，硅藻土对脂肪酶的吸附能引起酶构象变化，影响底物与酶结 合的微环境，成为酶促反应的对映体选择性增强的主要原因。w e n 等人( 2 0 0 5 ) 研究了 4 种p 环糊精对手性农药2 ，4 滴丙酸甲酯的酶促水解的影响，结果显示环糊精对酶活和 手性选择性都有一、= 同程度的影响。 4 手性污染物的对映体选择性毒性 由于生物体对手性污染物有对映体选择性的富集和代谢，使得于性物质的一对对映 体能在生物体内有刁 ； h i a s 与细胞中的 e r 有竞争性结合，竞争结合系数( 以雌二醇的结合系数为1 0 0 计) 分别为d e s ，2 8 6 ； i a r a c ，1 4 3 ：i a r ，1 3 ；i a s ，2 8 5 ，说明i a 与e r 的结合作用有对映体选择性。而i b 的两个对映体之间则差异彳i 明显，这与w a y n e 等人( 1 9 9 7 ) 的研究结果一致。他们随后 用缔合速率常数( a s s o c i a t i o nr a t ec o n s t a n t ) 来说明两个对映体- 与- e r 之间结合的差异，表明 i a s 比i a r 活性高1 5 倍。w a y n e 等人( 1 9 9 7 ) 进一步研究说明i n d e n e s t r o lb 的两个对映 体虽然和e r 有相似的亲和力，但他们将老鼠的膜雌激素受体( m e r s ) 在酵母中表达， 发现i b si ：i 二i b r 的转录高1 5 倍左右；而通过将m e t 5 2 1 ，h i s 5 2 8 ，m e t 5 3 2 和v a 1 5 3 7 以甘氨 酸取代基后，都引起了m e r 转录的改变，特别是m 5 3 2 g ，i b s $ 1 i b - r 分别对m e r 的转 录减少了1 2 4 和5 0 倍，但它们与m e r 的结合力并没有相应的改变。这些结果表明i b 的两 个对映体虽然与m e r 具有相似的亲和力，但在结合时至少有一个氨基酸的区别。一个可 能的结果是这些内分泌十扰物质改变t m e r _ _ 级结构，并引起特定受体蛋白的专一性结 合，从而引起转录的改变。最近的研究表明在不同的细胞中，i a s 较i a - b 是更强的e r o c 1 0 浙江大学博士学位论文 和e r p 转录活化剂。通过突变研究发现e r 0 c 上的l e u 3 8 4 和e r d 上的m e t 2 8 3 可能与手性 识别有关。 4 4 手性污染物对免疫的对映体选择性 目前对免疫系统的对映体选择性主要集中存抗体的研究。抗体( 免疫球蛋白) 是b 淋巴细胞产生的结合蛋白，用于清除外源性大分子物质，它是免疫反应时体液的重要组 成部分。存2 0 世纪上半叶，l a n d s t e i n e r 等人( 1 9 6 2 ) 研究发现，当一些小分子的化合物、 半抗原等与蛋白质结合后，能很快的引起抗体的反应，随后他们还发现抗体能立体选择 性的识别含手性分子的半抗原( l a n d s t e i n e r , 1 9 2 8 ；l a n d s t e i n e ra n dv a nd e rs c h e e r ，1 9 6 2 ) 。 抗原与抗体的对映体选择性作用最早被用于于性合成中分离对映体纯样品( m e r t e n se t 口7 ，1 9 8 2 ，k n o xa n dg a l f r e ，1 9 8 6 ；h o f s t e t t e re ta 1 ，1 9 9 8 ；2 0 0 2 ) ，但使用并不广泛。目前很 多抗体被用在于性物质的检测当中。例如近年来人们通过对映体选择性免疫吸附色谱法 来测定m e t a m p h e t a m i n e ( 迷幻药安非他命的代谢产物) ( l u aa n dc h o u ，2 0 0 2 ) 。具有对映 体选择性的抗体也被用来研究药物在体内的效应。i t o 等人( 2 0 0 4 ) 在酶免疫分析和免 疫印迹( i m m u n o b l o t t i n g ) 中，使用对映体选择性的多克隆抗体，研究了布洛芬和蛋白 质的结合作用。通过这个方法，他们鉴别出了布洛芬的活性代谢产物对细胞内蛋白质的 修饰。对映体选择的抗体能用于检测布洛芬细胞毒性的机理。 同样的，在环境研究中抗体也得到了广泛的应用( v a ne m o ne t a l ，1 9 9 8 ，k r a m e r a n d h o c k ，2 0 0 3 ) 。酶联免疫( e l i s a ) 以及各种酶分析中所用到的免疫萃取 ( i m m u n o e x t r a c t i o n ) 等技术，很早就被用来提高环境中的藻青菌毒素的检测灵敏度 ( r i v a s s e a ua n dh e n n i o n ，19 9 9 ) 。而在e l i s a 分析前，对土壤萃取液进行免疫吸附纯化， 能使土壤中农药的检测灵敏度能提高1 0 0 倍( s h e e d ya n dh a l l ，2 0 0 1 ) 。多氯联苯( p c b ) 作为一类持久性手性有机污染物能在生物体内累积并对生物造成危害，有研究表明它们 能被生物体立体选择性的代谢。v a ne m o n 等人( 19 9 8 ) 对抗体在环