（环境工程专业论文）环境雌激素联合作用的分析和预测.pdf

摘要 环境雌激素联合作用的分析和预测 博士生：张晖导师：王世和教授孔繁翔教授 东南大学土木工程学院 中文摘要 环境内分泌干扰物联合作用的环境影响是目前科学界研究的热点。在联合作用下，环境 内分泌干扰物在接近或低于无可观测效应浓度时仍可诱发生物效应并存在非单调剂量一效应 关系，且呈低剂量长期暴露联合作用的特征，这对现行的动物繁殖和发育毒理学检测规程以 及环境内分泌干扰物风险评价理论和方法提出了挑战。研究低剂量效应和科学实用的联合作 用研究方法对正确进行生态风险评价具有重要的科学意义。 在个体水平上研究环境雌激素类化合物对易受影响生物的联合毒性作用，探讨了环境雌 激素类污染物的联合作用和混合物环境风险评价的研究方法，预测和评价多种环境雌激素对 生物的联合毒性效应。利用鲫鱼卵黄蛋白原( v t g ) 诱导作用的雌激素效应检测方法研究环 境雌激素的混合物效应。通过对鲫鱼血浆v t g 含量的相对变化和化合物暴露浓度的非线性回 归分析，得出17 d 雌二醇( e 2 ) 、l7 a 一乙炔基雌二醇( e e 2 ) ；双酚a ( b i s p h e n da ，b p a ) 、对辛基 酚( 4 t e r t o c t y l p h e n o l ，o p ) 、支链对壬基酚( 4 ( 3 ，5 - d i m e t h y l 3 h e p t y l ) - p h e n o l ，p 3 5 3n p ) 及其 等毒性固定比例混合物( e e 2 一e 2 、e 2 b p a 、e 2 o p p 3 5 3n - p 、e 2 e e 2 - b p a - o p ) 的雌激素效应 的剂量一反应关系；效应浓度值及9 5 置信限通过自举抽样法得出；应用相加作用数学模型或 联合作用指数根据单个化合物的剂量一反应关系能够预测混合物效应；混合物观测值和预测值 的比较有助于判断联合作用性质。结果表明：经水暴露1 4 d 后各化合物浓度与v t g 诱导作用 的非线性回归分析结果均以w e i b u l l 函数拟合效果最好，决定系数穿分别为0 9 2 、0 9 4 、0 9 5 、 0 9 4 、0 9 6 、0 9 7 、0 9 3 、0 8 1 、0 9 6 ，半效应浓度值e c s 0 及9 5 置信区间分别为0 0 9 2 1 ( 0 0 8 0 3 0 1 0 7 1 ) 、0 0 0 7 9 ( 0 0 0 6 8 0 0 1 0 0 ) 、2 5 0 5 9 ( 2 1 9 9 1 2 8 3 9 6 ) 、6 3 8 9 ( 5 3 8 9 7 1 2 7 ) 、1 5 2 6 1 ( 1 4 0 1 l 1 6 8 3 8 ) 、5 9 2 2 ( 5 6 3 9 6 2 3 2 ) 、1 4 6 1 2 ( 1 2 8 6 1 1 6 5 4 0 ) 、1 1 1 1 ( 8 5 4 1 4 0 0 ) 、 7 6 18 ( 6 8 9 4 - - - 8 3 。8 7 ) 斗l ；在各个浓度范围，试验得出的混合物效应与通过浓度相加或反应相 加模型计算出的混合物效应比较结果有很好的一致性，而简单效应相加法得出的结果误差较 大；研究的混合物中各组成成分分别呈现相加作用方式，在低于单个化合物的有效作用浓度 下，联合作用会产生显著的混合物效应；模型预测结果表明，混合物的效应显著大于单一化 合物的作用，混合物效应大小取决于化合物的作用性质、暴露量和质量比例；相加作用模型 可在各个浓度水平上展示化合物联合作用的性质，是切实可行的联合作用研究方法，而混合 物效应通过联合作用指数评价存在许多不确定性；通过浓度相加模型预测的结果比反应相加 模型结果保守，在环境风险评价中更加实用。研究表明：现行的环境风险评价方法可能低估 了环境内分泌干扰物的危害，由于该类化合物存在低剂量效应、非单调剂量一反应关系以及联 合作用效应，由传统的高剂量检测结果线性外推的安全剂量并非安全，被认为是低剂量的环 境暴露也并非安全，应结合人体实际暴露情况、体内激素水平等因素开展研究，在科学认识 其剂量一效应关系以及联合作用特征和机理的基础上开展更加科学合理的风险评价机制。 关键词：环境雌激素；卵黄蛋白原；剂量一反应关系；联合作用；浓度相加作用；独立作用； 预测 东南大学博士学位论文 a n a l y s i sa p p r o a c h e sf o r t h ep r e d i c t i v eh a z a r d a s s e s s m e n to tl o m d l n a t l o ne t t e c t s0 1e n v i r o n m e n t a l 11-1 1 一 1 e s t r o g e n s ，一 z h a n gh u is u p e r v i s e db yp r o f e s s o rw a n gs h i - h ea n dp r o f e s s o rk o n gf a n x i a n g c o l l e g eo fc i v i le n g i n e e r i n g ，s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t r e c e n t l y , t h ec o m b i n a t i o ne f f e c t so fe n v i r o n m e n t a le n d o c r i n ed i s r u p t i n gc h e m i c a l sh a v e b e c o m eah o tt o p i cw i t h i nt h ee n v i r o n m e n t a ls c i e n t i f i cc o m m u n i t y 码ef i n d i n g so fl o w d o s e ( n e a r o rb e l o wi t sn oo b s e r v a b l ee f f e c tc o n c e n t r a t i o nl e v e l ) e f f e c t s ，l o n g - t e r m ，a n dc o m b i n a t i o ne f f e c t s ，a s w e l la st h en o n - m o n o t o n i cd o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i pa r ep r o b l e m a t i cf o rr i s ka s s e s s m e n tm e t h o d s u s e d b yr e g u l a t o r ya g e n c i e s i t sp r o v i d w i t h g r a v e n e s s s c i e n c es i g n i f i c a n c ef o ra c t u a l e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tp r o c e d u r e st h a tt oe l u c i d a t et h el o wd o s e - r e s p o n s ee f f e c t sa n d m i x t u r ee f f e c t s ，n l es t u d ym e t h o do nt h ec o m b i n e de f f e c t so fe n v i r o n m e n t a lc o n t a m i n a n tm i x t u r ea n d e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tw a sd i s c u s s e d t h ec o m b i n e de f f e c t so fe s t r o g e n i cc o m p o u n d st o 1 1 i g l lr i s kl i f e - f o r mw e r ed e m o n s t r a t e da n df o rp r e d i c t i o na n da s s e s s m e n to ft h ec o m b i n e de f f e c t so f e n v i r o n m e n t a lo e s t r o g e n i cp o l l u t a n t si nt h i sp a p e r b a t c ht e s t sw e r ec o n d u c t e dt oa s s e st h ei nv i v o p o t e n c yo fm i x t u r e so fe s t r o g e n su s i n gp l a s m av i t e l l o g e n i nc o n c e n t r a t i o n si nm a l ec r u c i a nc a r pa s t h ee n d p o i n t an o n l i n e a ra g g r e s s i o nw a sd e t e r m i n e do nt h ec h a n g e so fp l a s m av i t e l l o g e n i n c o n c e n t r a t i o ni nf i s h e sv i a t h ee n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n te x p o s u r ec o n c e n t r a t i o n ，a n d t h e c o n c e n t r a t i o n - r e s p o n s er e l a t i o n s h i pw a sd e t e r m i n e df o rt h es i n g l ec h e m i c a lo f17 p e s t r a d i o l ( e 2 ) ， 17 a e t h y n y l e s t r a d i o l ( e e 2 ) ，b i s p h e n o la ( b p a ) ，4 一t e r t o c t y l p h e n o l ( o p ) ，4 - ( 3 ，5 - d i m e t h y l - 3 - h e p t y l ) 一p h e n o l ( p 3 5 3n p ) ，a n dt h a to ft h em i x e dc o m p o u n d sa te q u i p o t e n tc o n c e n t r a t i o n s ( e e 2 - e 2 ， e 2 - b p a ，e 2 - o p p 3 5 3n p ，e 2 一e e 2 - b p a - o p ) ，t h em i x t u r ew a st e s t e du s i n gaf i x e d r a t i od e s i g n t h e 9 5 c o n f i d e n c el i m i to fe f f e c tc o n c e n t r a t i o nw a sa c h i e v e du s i n gt h eb o o t s t r a pm e t h o d t h e c o m b i n e de f f e c t so ft h em i x t u r ec a nb ep r e d i c t e du s i n gi n d i c e so fm i x t u r et o x i c i t ya n dt h e b i o m a t h e m a t i c a lm o d e l sb a s e do nt h ec o n c e n t r a t i o na n dp o t e n c yo ft h ei n d i v i d u a lm i x t u r e c o m p o n e n t s t h ef i n d i n g so fn o n - m o n o t o n i cd o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i p w e i b u l lf u n c t i o nw a s i n d i c a t e da st h eb e s t - f i tf u n c t i o n ( r zw a s0 9 2 ，o 9 4 ，o 9 5 ，0 9 4 ，o 9 6 ，o 9 7 ，o 9 3 ，o 8l ，0 9 6 ) w i t h c u r v ee s t i m a t i o n ，t h em e d i ae f f e c t i v ec o n c e n t r a t i o n ( e c s 0 ) w i t h9 5 c o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 0 0 9 2 1 ( o 0 8 0 3 - 0 1 0 7 1 ) ，0 0 0 7 9 ( 0 0 0 6 8 - - - - 0 0 1 0 0 ) ，2 5 0 5 9 ( 2 1 9 9 1 2 8 3 9 6 ) ，6 3 8 9 ( 5 3 8 9 7 1 2 7 ) ，1 5 2 6 l ( 14 0 1 l 16 8 3 8 ) ，5 9 2 2 ( 5 6 3 9 - - 6 2 3 2 ) ，1 4 6 1 2 ( 1 2 8 6 1 16 5 4 0 ) ，1 1 。1l ( 8 5 4 1 4 o o ) ，7 6 18 ( 6 8 9 4 - - 。8 3 8 7 ) “g lr e s p e c t i v e l y r e s u l t ss u g g e s t e dt h a te s t r o g e n i cc h e m i c a l sa c t e d a b s t r a c t t o g e t h e ri na na d d i t i v em a n n e ra n dt h ec o m b i n e de f f e c t sc a nb ea c c u r a t e l yp r e d i c t e di nw h o l er a n g e o fe x p o s u r ec o n c e n t r a t i o nb yt h em o d e lo fc o n c e n t r a t i o na d d i t i o na n di n d e p e n d e n ta c t i o nw h e r e a s t h eo u t c o m eo fs i m p l ee f f e c ts u m m a t i o nw i t hag r e a td e a lo fi n d e t e r m i n a t i o n t h er e s u l ti n d i c a t e s m a tt h e r ec a nb ear i s ko fm i x t u r ee f f e c t s e v e nw h e ne a c hc o m p o n e n ti sp r e s e n ta tal o wa n d i n d i v i d u a l l yi n e f f e c t i v ec o n c e n t r a t i o n t h eo b s e r v e dm i x t u r ee f f e c t sw e r ec o n s i d e r a b l yh i g h e rt h a n t h o s eo ft h eh o r m o n ea l o n ea n df a re x c e e d e dt h e9 5 c o n f i d e n c ei n t e r v a lo ft h ee s t r o g e nr e g r e s s i o n 1 i n e s t h ep r e d i c t e de f f e c t so fb i n a r ym i x t u r e sa td i f f e r e n tm i x t u r er a t i o si n d i c a t et h a tt h ep o t e n t i a l i m p a c to fc o m p o n e n t so nm i x t u r ew o u l dd e p e n dp r e d o m i n a n t l yo ni t sc o n c e n t r a t i o n ，t h em i x t u r e r a t i o n ，a n di t sr e l a t i v ep o t e n c y i ti sp r o v e da sas c i e n t i f i ca n df e a s i b l em e t h o dt oa p p l yt h em o d e l o f o i n ta c t i o nw h e r e a st h eo u t c o m eo fi n d i c e sw i t hag r e a td e a lo fi n d e t e r m i n a t i o n d u et ot h e d i v e r s i t ya n du n k n o w nc o m p o n e n to ft h ee n v i r o n m e n t a lc o n t a m i n a n t s ，t h em o d e lo fc o n c e n t r a t i o n a d d i t i o nm i g h tb er e a l i s t i c b u tm o r eu s e f u lf o re n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t t h er e s u l t si n d i c a t e t h a te x i s t i n ge n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tp r o c e d u r e sa r el i m i t e di nt h e i ra b i l i t yt oe v a l u a t et h e c o m b i n e de f f e c t so fe n v i r o n m e n t a le n d o c r i n e d i s r u p t i n gc h e m i c a lm i x t u r e s n e e dm o r e c o n s u m m a t e d t h ee x p o s u r et oe n v i r o n m e n t a le n d o c r i n ed i s r u p t i n gc h e m i c a l sa r ec h a r a c t e r i z e db y l o w - d o s e ，l o n g t e r m ，a n dc o m b i n a t i o ne f f e c t s ，s o ，i ti sn o ts a f e t yt oe x t r a p o l a t i o nf r o mh i g hd o s e t e s t i n gt op r e d i c tr e s p o n s ea tt h em u c hl o w e re n v i r o n m e n t a l l yr e l e v a n td o s e s i t sn e c e s s a r yt o e l u c i d a t et h el o wd o s e - r e s p o n s ee f f e c t s ，m i x t u r ee f f e c t s ，a n dt a k ei n t oa c c o u n tt h ep r a c t i c es i t u a t i o n o ft h eo r g a n i s ma n de x p o s u r ec o n d i t i o n k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a le s t r o g e n s ；v i t e l l o g e n i n ；d o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i p s ；c o m b i n a t i o n e f f e c t s ；c o n c e n t r a t i o na d d i t i o n ；i n d e p e n d e n ta c t i o n ；p r e d i c t i o n i i i 东南大学博士学位论文 英文缩写 e e d c s e e d s e e s e 2 e e 2 a p e s n p o p b p a p c p p a e s d b p e r v t g e l i s a d m s o h r p p m s f p b s c v s a s e c 英文全称 缩略词表 e n v i r o n m e n t a le n d o c r i n ed i s r u p t i n gc h e m i c a l s 17 p - e s t r a d i o l 17 c t - e t h i n y l e s t r a d i o l a l k y l p h e n o lp o l y e t h e n o x ye t h e r s n o n y l p h e n o l 4 - t e r t - o c t y l p h e n o l b i s p h e n o la p e n t a c h l o r o p h e n d p h t h a l a t ee s t e r s d i - n - b u t y lp h t h a l a t e v i t e l l o g e n i n e n z y m el i n k e di m m u n o s o r b e n ta s s a y d i m e t h y ls u l f o x i d e h o r s e r a d i s hp e r o x i d a s e p h e n y l m e t h y l s u f o n y lf l u o r i d e p h o s p h a t e b u f f e r e ds a l i n e c o e f i i c i e n t so fv a r i a t i o n s t a t i s t i c a la n a l y s i ss y s t e m e f f e c t i v ec o n c e n t r a t i o n 9 5 c i9 5 c o n f i d e n c ei n t e r v a l e c 5 0 e f f e c t i v ec o n c e n t r a t i o nf o r5 0 e f f e c t i v 中文 环境内分泌干扰物 雌激素内分泌干扰物 环境雌激素 17 1 3 一雌二醇 1 7 a 乙炔基雌二醇 烷基酚聚氧乙烯醚 壬基苯酚 辛基苯酚 双酚a 五氯苯酚 邻苯二甲酸酯类 邻苯二甲酸二丁基酯 雌激素受体 卵黄蛋白原 酶联免疫吸附实验 二甲基亚砜 辣根过氧化物酶 苯甲基硫磺酰氟 磷酸盐缓冲生理盐水 变异系数 s a s 统计软件 效应浓度 9 5 置信区间 半数有效浓度 缩略词表 t h ei o w c s to b s e r v a b l ee f f e c tc o n c e n t r a t i o n t h en oo b s e r v a b l ee f f e c tc o n c e n t r a t i o n 最低可观测效应浓度 无可观测效应浓度 m a x i m u m a c c e p t a b l et o x i c a n tc o n c e n t r a t i o n 最大可接受毒物浓度 c o n c e n t r a t i o na c t i o n i n d e p e n d e n ta c t o n t o x i cu n i t 化合物产生的效应 混合物中化合物的种类数 单一化合物f 引起x 效应的浓度 浓度相加作用 反应相加作用 毒性单位 引起x 效应的混合物中化合物f 的浓度 混合物中i 化学物的组成比例即混合物中化合物f 的浓度占总浓度的分数 引起x 效应的混合物预测总浓度 混合物中各化合物在q 浓度时所产生的效应 单个化合物f 的剂量一效应函数 v 一 一 一 队 认 x 以 如q a甄嘲e 东南大学博士学位论文 表格目录 表l l鲫鱼血浆v t g 间接e l i s a 法检测的标准曲线批内和批间误差1 2 表1 - 2 鲫鱼不同血浆稀释度v t ge l i s a 检测准确率一览表1 3 表2 - l 单个环境雌激素对鲫鱼血浆v t g 诱导作用的回归模型及诱导效力一2 2 表3 le 2 与e e 2 及其等毒性混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用的回归模型参数及诱导效力2 9 表5 13 种环境雌激素及其等毒性混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用的回归模型参数及诱导效力。4 2 表6 - 14 种环境雌激素及其等毒性混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用的回归模型参数及诱导效力5 l 表a - l鱼的部分内分泌腺及激素作用7 9 表d l确证或怀疑的环境雌激素。8 8 表e l - - - 9 环境雌激素经水暴露对鲫鱼v t g 诱导效应的血浆样品检测结果9 3 表f l环境雌激素经水暴露对鱼类v t g 诱导效力比较表1 0 6 东南大学博士学位论文 图片目录 图1 1不同抗体稀释度的样品结合曲线。l l 图1 2 鲫鱼卵黄蛋白原( g ) e l i s a 方法检测的标准曲线。1 l 图1 3鲫鱼血浆v t ge l i s a 法检测的批内和批间变异系数( c v ) 1 2 图1 _ 4 鲫鱼不同血浆稀释度v 1 ge l i s a 检测效果比较1 3 图1 5 环境雌激素诱导的鲫鱼血浆样品v t g 检测的样品稀释曲线1 4 图1 6 环境雌激素经水暴露鲫鱼血浆v t g 诱导的时间进程1 5 图l - 7 鲫鱼经水暴露不同浓度的1 71 3 雌二醇( e 2 ) 1 4 d 后血浆v t g 浓度1 6 图1 8 鲫鱼水中暴露不同浓度的1 7a 乙炔基雌二醇( e f _ a ) 1 4 d 后血浆v t g 浓度1 6 图1 - 9 鲫鱼经水暴露不同浓度的辛基酚( o p ) 1 4 d 后血浆v t g 浓度1 6 图1 1 0 鲫鱼经水暴露不同浓度的壬基酚( n p ) 1 4 d 后血浆g 浓度1 7 图1 1 l鲫鱼经水暴露不同浓度的双酚a ( b p a ) 1 4 d 后血浆v t g 浓度。1 7 图2 1 鲫鱼暴露不同浓度的e 2 、e e 2 、o p 、n p 、b p a1 4 d 后血浆v r g 浓度2 l 图2 - 21 71 3 雌二醇( e 2 ) 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及9 5 置信区间。2 2 图2 31 7a 乙炔基雌二醇( e e 2 ) 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及9 5 置信区间 ：! ：! 图2 _ 4 辛基苯酚( o p ) 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及9 5 置信区间。2 3 图2 5 壬基苯酚( n p ) 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及9 5 置信区间。2 3 图2 - 6 双酚a ( b p a ) 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及9 5 置信区间2 3 图2 7 画在同一座标上的单个化合物浓度一效应拟合曲线。2 4 图3 1 鲫鱼经水暴露不同浓度的e 2 与e e 2 及其等毒性混合物1 4 d 后血浆v t g 浓度2 9 图3 2e 2 与e e 2 及其等毒性混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合的曲线及9 5 置信区 间3 ( ) 图3 3e 2 与e e 2 等效应混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用试验结果与浓度相加和反应相加模型预测 曲线比较。3 0 图3 _ 4 通过浓度相加模型和反应相加模型预测的e 2 与e e 2 不同比例混合物的效应3 l 图4 1 鲫鱼经水暴露不同浓度的e 2 与b p a 及其等毒性混合物1 4 d 后血浆v t g 浓度。3 5 图4 2b p a 与e 2 对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合的曲线及9 5 置信区间3 6 图4 3b p a 与e 2 等效应混合物对鱼血浆v t g 诱导作用试验结果与浓度相加和反应相加模型预测曲 线：；6 图4 _ 4 通过浓度相加模型和反应相加模型预测的b p a 与e 2 不同比例混合物的效应3 7 图5 1鲫鱼经水暴露不同浓度的e 2 、o p 、n p 及其等毒性混合物1 4 d 后血浆v t g 浓度4 l 图5 - 23 种环境雌激素对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线及与在混合物中产生效应的 比较4 1 3 图5 33 种环境雌激素等毒性混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用试验结果与相加作用模型预测结果 z i ：； 图5 - 4 通过浓度相加和反应相加作用模型预测的1 71 3 一雌二醇( e 2 ) 与烷基苯酚不同比例混合物的效 应z 4 图6 1 鲫鱼暴露不同浓度的e 2 、e e 2 、o p 、b p a 及其等毒性固定比例混合物水中1 4 d 后血浆v t g 浓度5 0 图6 24 种环境雌激素及其等毒性固定比例混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线 5l 图6 34 种环境雌激素等毒性固定t l 侈, l 混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用试验结果与相加作用模型预 测结果5 2 图6 _ 44 种环境雌激素低剂量的混合物效应5 3 图0 1经水暴露1 7b 雌_ 醇和1 7 a 乙炔基雌二醇对鲫鱼血浆v t g 诱导的联合作用分析7 0 图0 2 1 7b 雌醇的“s ”型剂量一反应曲线说明了简单效应相加法的局限性7 0 图0 3 1 7b 一雌二醇( e 2 ) 与1 7a 一乙炔基雌二醇( e e 2 ) 及其等毒性固定比例混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导作用试验结果与相加作用模型预测结果7 2 图0 44 种环境雌激素及其等毒性固定比例混合物对鲫鱼血浆v t g 诱导的浓度一效应数据拟合曲线 目录 及混合物效应预测结果。7 3 图0 5 环境雌激素低剂量下的混合物效应7 3 图a 1硬骨鱼内分泌系统结构图7 8 图b 1雌激素受体作用原理8 2 图c 1卵黄蛋白原( v t g ) 合成的下丘脑一垂体一性腺轴系统和雌激素作用示意图8 5 图d 1已确证或怀疑的部分内分泌干扰物的分子结构9 1 v 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：缱孥 日 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：。至塑墅导师签名如垒兰竺蔓垒步期：建翌：2 ：a 前言 j l 刖昌 上个世纪早期以来，随着化工、医药等行业的迅猛发展，大量新的化合物经过不同途径进入人类生存 的环境中，对人类健康和野生生物的安全造成了严重的威胁。一些外源性物质不仅具有毒性，同时具有内 分泌干扰效应，此类物质被称为环境内分泌干扰物质( e n v i r o n m e n t a le n d o c r i n ed i s r u p t i n gc h e m i c a l s ， e e d c s ) 。早在上世纪六十年代，随着r a c h e lc a r s o n 的寂静的春天( s i l e n ts p r i n g ) 一书的出版，人们 已经发现外源物质，例如d d t 、六氯环己烷( h c h ) 等难降解的有机氯农药严重影响人类以及野生生物 的健康，引起了人们的关注。1 9 9 6 年，c o l b o m 等在我们被偷走的未来( o u rs t o l e nf u t e ) 一书中 进一步指出了一些合成化学物具有干扰动物和人类内分泌系统的潜在作用。它们在环境中难以生物降解， 在生态系统的食物链里循环，蓄积在生物体内特别是脑和性腺等含脂肪多的组织内，损害生殖系统、干扰 内分泌系统、破坏免疫系统功能。尤其是在发育敏感期，特别是在当子宫内胚胎发育时暴露过量雌激素可 能造成“一锤定音”的不可逆转的影响，直接关系到后期机体的健康状况和功能水平。由于造成异常改变的 多样性、发生的滞后性和因果关系的难确定性，使人们往往不能清醒认识这类化合物的潜在危害，更增加 了比致癌性和种族灭绝都更严重的灾难性后果。当前世界各国生殖健康的状况相当严峻，世界卫生组织 决定把2 l 世纪定为“生殖健康世纪”。科学家指出：“环境激素类物质对人类生殖健康的影响可能是2 1 世纪 人类健康所面临的最大挑战! ”睇j 。 1 环境雌激素的定义和作用机制 环境内分泌干扰物主要是指那些可以通过食物链或直接接触等途径进入体内，影响体内激素的合成、 分泌、转运、结合、作用与代谢，从而扰乱体内激素平衡，且能对人或动物以及后代产生有害影响的外源 性化学物。这些物质能够模拟、强化或抑制激素作用。环境雌激素是其中最重要的一大类，与生殖健康的 关系最密切，生态学意义最突出，是目前最受重视、研究最多最详细的一类。体内雌激素主要是调节生殖 系统的生长、发育、生殖及其行为，并通过正、负反馈机制影响下丘脑、垂体促性腺激素的释放，对骨代 谢、肝脏功能和心血管系统产生多方面的影响，特别是在生长发育的关键时期，过量雌激素能够对人或动 物以及后代的生殖发育产生有害影响，并可能诱导畸形和癌症。目前比较公认的雌激素作用机制是受体介 导理论( 如附录b 图b 1 ) ，雌激素大概以一种弥散方式穿过靶细胞膜，作为一种配体( 1 i g a n d ) 和雌激素 受体( e r - a ) 结合，导致原结合于受体上的热休克蛋白( h s p 5 9 、7 0 和9 0 ) 从受体上解离下来。结合了配 体的雌激素受体发生构象改变并同型二聚体化( h o m o d i m e r z e ) ，这种同型二聚体复合物和d n a 上雌激素 反应元件( e s t r o g e nr e s p o n s ee l e m e n t s ，e r e s ) 具有高度亲和力( 雌激素反应元件为位于5 端雌激素诱导基 因调节区域的特异d n a 序列) 。当这种亲和力发生时，同型二聚体复合物将使转录子聚集到靶启动基因上 并促发基因转录的增强，继而，m r n a 翻译成蛋白质并表现出各种生理效应。最近又发现，雌激素分子还 可以和另一雌激素受体亚型( e r 1 3 ) 结合，并通过d n a 损伤的a p 。反应元件以和e r 吨相反的介导模式影响 e r 介导的基因转录活性。环境雌激素是指一类具有雌激素样活性，可模拟内源性雌激素生理、生化作用， 或具有拮抗雄激素效应的外源性化合物。环境雌激素是一类复杂的物质，不管它们化学结构和内源性雌激 素的结构是否相似，都可以通过细胞核雌激素受体或其它细胞核受体以及直接通过胞内其它信号传递的介 导产生雌激素或类雌激素效应l j 叶j 。 2 环境雌激素的来源和种类以及污染现状 环境雌激素包括众多在t 农业生产和人们生活中广泛应用的一些人工合成的化合物以及天然雌激素。 有内源性雌激素代谢产物、植物或真菌产生的雌激素、人丁合成的雌激素药物、工业化合物、农药以及一 些金属化合物6 。其种类、来源和在环境中的检测结果综合列于表d 1 ( 附录d ) ，其中一些化合物的 结构如图d 1 ( 附录d ) 。许多化合物具有与体内雌激素1 7 p 雌_ 二醇结构相类似的酚羟基苯环【4 1 。在污染 1 东南大学博上学位论文 严重的工业废水和市政污水、污泥处理厂排放口、下水道、河( 海) 口、接纳污染物量大而流量小的河流 湖泊地带都能检测到这些物质 8 引。环境中浓度较低，一般为lo 1 2 lo 7 量级( n g l 几百h g l ) b o o 检 测较多的有：烷基酚类( 壬基酚n p 和辛基酚o p ) ；双酚a ( b i s p h c n o la ，b p a ) ；多环芳烃( p o l y c y c l i e a r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ，p a h s ) ；二嗯英类；多氯联苯类( p c b s ) ；邻苯二甲酸酯类( p h t h a l a t ee s t e r s ， p a e s ) ；杀虫剂( p e s t i c i d e s ) ：氨基甲酸盐类农药、氯化三嗪类( 例如：阿特拉津和西玛津) 、d d t 及其 降解产物0 p - d d e 、h c h ；金属及其化合物：三烃基锡；植物雌激素和一些真菌产生的雌激素； 内源性雌激素和合成雌激素：如雌酮( e 1 ) 、1 7 p 雌二醇( e 2 ) 、雌三醇( e 3 ) 、1 7 a 乙炔基雌激素( e e 2 ) 和 己烯雌酚( d e s ) 。其中天然雌激素、合成雌激素、烷基酚类、双酚a 以及与雌激素结构类似的一些合成 化合物可与雌激素受体结合发挥作用：而多环芳烃和二嗯英可能通过激活细胞色素氧化酶并与芳烃受体结 合发挥抗雌激素作用；其它化合物可通过多种不同机制，例如与孕激素受体结合和通过芳化酶作用发挥抗 雌激素和抗雄激素作用。大部分合成化合物的活性比内源性雌激素低几千几万倍，但通过生物蓄积作用可 使生物体内浓度高于环境中的几百万倍，尤其是环境中多种污染物的共存，混合物效应一般