二恶英中毒

二噁英中毒 二噁英简介 毒性作用及症状 检查与诊断 防治措施 二噁英简介 二噁英简介 二噁英简介 二噁英 dioxin 是指含有二个或一个氧键连结二个苯环的一类含氯有机化合物的总称 也即是氯代二苯并二噁英 polychlorinateddibenzo p dioxins 简称PCDDs 和氯代二苯并呋喃 polychlo rinateddibenzofurans 简称PCDFs 的统称 其严格的学术名称应该是聚氯化二苯二噁英 氯原子取代数目不同而使PCDD和PCDF各有八个同系物 它们的化学结构相似 性质也具有一定的相似性 每个同系物随氯原子取代的位置不同又存在众多异构体 总共210种 其中75种氯代二苯并二恶英和135种氯代二苯并呋喃 实际上 环境中的二噁英以混合物形式存在 PCDDs由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环 PCDFs由i个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环 见图1和图2 每个苯环上的氢原子都可以被i 4个氯原子取代 由于取代的位置和数量的不同可形成210种异构体 PCDDs有75种 PCDFs有135种 二噁英简介 二噁英 一般为白色结晶体 熔点302 305 500 时开始分解 800 时在2s以上完全分解 它没有极性 难溶于水 具有相对稳定的芳香环 在环境中具有稳定性 亲脂性 热稳定性 同时耐酸 碱 氧化剂和还原剂 其抵抗能力随分子中卤素含量增加而增强 自然环境中的微生物降解水解以及光分解作用对其分子结构的影响均很小 因而分布于空气水和土壤中 二噁英可能在自然环境中存在数百年 具有高度持久性 因此 环境中的二噁英很难自然降解消除 二噁英简介 二噁英的性质 二噁英简介 毒性作用及症状 大量研究表明 很低浓度的二噁英对动物可表现出致死效应 人体暴露在很低浓度的二噁英环境中 可引起皮肤痤疮 头痛 失聪 忧郁 失眠 内分泌紊乱 生殖及免疫机能失调等 并可导致染色体损伤 心力衰竭等 其最大危险是具有不可逆的致畸 致癌 致突变 三致 毒性 二噁英是迄今为止发现过的最具致癌潜力的物质 致癌毒性是曲霉素的10倍 3 4 苯并芘的数倍 国际癌症研究中心已将其列人人类一级致癌物 不仅如此 而且还会造成雌性化 如精子减少 睾丸发育中断 永久性性功能障碍 性别自我认知障碍 女性可能造成子宫癌变畸形 乳腺癌等 儿童可造成免疫能力 智力和运动能力的永久障碍 如多动症 痴呆 免疫功能下降等 科学家们甚至担心人类的进化是否会被这类物质而终止 毒性作用及症状 部分国家前些年规定的二噁英允许日摄入量 TDI 见下表 世界卫生组织 WHO 规定的人体每日容许摄入量也从1990年的10pg kg降至1998年的1 4pg kg 毒性作用及症状 总的来说 二噁英产生的毒性作用主要是通过芳香烃受体诱导基因表达 改变激酶活性 影响蛋白质的功能 其作用过程可分为以下5个步骤 1 二噁英主要通过被动扩散方式进入细胞 2 化合物与芳香烃受体结合 激活芳香烃受体 3 配体 受体复合物与DNA识别位点结合 4 特异基因的转录与翻译 5 表达蛋白质发挥作用 二噁英还可以通过激活蛋白激酶 使蛋白磷酸化而发挥毒性作用 芳香烃 AhR 又称二噁英受体 是近年发现的一种重要转录调控因子 参与介导多环芳烃类物质的毒性反应以及许多重要的生物学过程 它是一种靠配体激活的转录因子 属碱性螺旋 环 螺旋 PAS 家族成员 休眠状态时 AhR与热休克蛋白90 hsp90 等结合成多蛋白复合体 存在于胞浆 AhR由配体结合并激活 进入细胞核 在核内和AhR 核转运蛋白 ARNT 形成异二聚体 然后AhR ARNT复合物结合靶基因启动子的二噁英反应元件 其核心序列 5 GCGTG 3 启动靶基因表达 毒性作用及症状 毒性作用及症状 细胞质 细胞核 蛋白酶体降解 G1细胞周期阻滞 DNA复制能力减弱 细胞增殖受抑制 引起一系列靶基因的表达 包括细胞色素P450家族 CYP1A1 CYP1B1和CYP1A2 导致某些有较高致癌性的中间代谢物产生 从而促进机体的肿瘤发生 毒性作用及症状 二噁英毒性作用主要表现为 1 皮肤毒性氯痤疮是二噁英中毒的特征性标志 人体和哺乳动物二噁英暴露后皮肤都会出现氯痤疮 其形成具有潜伏期 机制可能是未分化的皮脂腺细胞在二噁英毒性作用下分化为鳞状上皮细胞 致使局部上皮细胞出现过度增殖 角化过度 色素沉着和囊肿等病理变化 伴有胸腺萎缩和废物综合征 2 肝毒性肝功能损害是二噁英常见的毒性作用 可使肝细胞变性 坏死 肝脂肪丢失 细胞色素P450酶和氨基酸转移酶活性升高 毒性作用及症状 3 致癌性二噁英具有很强的致癌性 主要的靶器官在肝 甲状腺 肺 皮肤 消化道和淋巴造血系统 二噁英与芳香烃受体结合及其随之与DNA的结合均为可逆性结合 二噁英不是一种直接的肿瘤引发剂 而是强促长剂 且未发现有遗传毒性 4 生殖毒性二噁英在雌性动物体内表现为抗雌性激素效应 可能是二噁英诱导酶的活化使雌二醇羟化代谢增加从而导致血液雌二醇浓度降低 引起月经周期和排卵周期改变 二噁英可影响子代雄性大鼠各个阶段的性功能发育 引起睾丸 附睾的 质量下降 附睾中精子储备下降以及性成熟后每日精子生产量明显降低 但精子活力不受影响 二噁英可在对母体无任何毒性的剂量下影响后代的生殖系统 导致下一代出现睾丸发育不良 隐睾等 而且有些变化到成年后才被发现 如精子数减少 质量下降 性行为改变等 剂量较大则可造成不育 5 发育毒性和致畸性二噁英对几种动物具有致畸性 可导致腭裂 肾盂积水 二噁英在未产生母体毒性的情况下即可引起死胎 流产 发育迟缓等 6 免疫毒性动物免疫系统是二噁英最主要 毒性作用及症状 和最敏感的靶器官之一 敏感动物小鼠的免疫功能在小剂量暴露时即可被抑制 二噁英的免疫毒性表现为胸腺萎缩 体液免疫和细胞免疫功能下降 抗病毒能力降低以及抗体产生能力下降等 其机制可能与体内二噁英长期抑制杀伤性T细胞的产生和诱导淋巴细胞凋亡有关系 毒性作用及症状 症状二噁英中毒动物表现为全身抑制 进行性体重下降 皮肤及其衍生物损害 黏膜黄染 消化紊乱 代谢障碍 肝 肾功能不全 患畜水肿 孕畜流产或产弱胎 从隐性期到出症状5 10日 犬 猫表现为渐进性消瘦 慢呼吸系统感染 口腔和鼻腔损伤 脱毛 母鸡产蛋率急剧降低 蛋壳坚硬 孵化后小鸡难以破壳 肉鸡精神萎顿 生长缓慢 牛表现为体重降低 消瘦 食欲正常 但饲料转化率极低 产奶量下降 皮肤及鳞状上皮角化 马表现为食欲减退 体重下降 消瘦 脂肪浆液性萎缩 腹泻 行走摇晃 结膜炎 皮下水肿 鬃毛和尾毛脱落 皮肤和口腔溃疡 龟裂 似鳄鱼皮 蹄叶炎 口渴 血尿 腹泻或便秘 怀孕母马流产 毒性作用及症状 检查与诊断 血液学检查初期 外周红细胞数 血红蛋白含量和红细胞比容增高 中后期 上述血液学指标降低 血凝系统抑制 血红细胞再生障碍 血液生化改变血清氨基 酮戊酸合成酶活性增高 胆固醇 总蛋白 清蛋白 尿素氮含量增加 细胞色素P450附属物微粒体酶活性增高 免疫学变化血液中嗜中性粒细胞和吞噬细胞及其溶菌酶降低 T B细胞以及有效的玫瑰花环形成的T细胞数量减少 与自溶红细胞有联系的淋巴细胞数增多 血清免疫球蛋白含量降低 T细胞效应降低 发生继发性免疫缺陷 检查与诊断 1 诊断依据根据病史资料 临床症状和病理变化 结合生化改变与免疫学变化情况 可初步诊断 确诊必须进行饲料 动物组织中二噁英的分析 常用高分辨率色谱 质谱联用法 2 鉴别诊断 1 慢性氟 锰 汞和有机氯中毒以及均三氮苯类衍生物中毒时 动物也呈现全身抑制 生长迟缓 皮肤及其衍生物损害 流产或产弱胎 2 黄曲霉毒素 硝酸盐和亚硝酸盐中毒也表现皮下水肿 消瘦和心包积水等 防治措施 1 控制污染的源头二噁英最主要的来源是焚化炉等污染源 控制好这些污染源意义重大 美国国家环保局 EPA 中试反应器焚化实验表明 焚化过程中加入硫可大大降低二噁英类化合物的形成 用天然气焚烧时以CuSO4的方式加入硫 可以减少二噁英的排放 用含硫煤焚烧城市废弃物不仅有助于减少二噁英类化合物的生成 而且也可降低SO2的排放 2 严格控制焚烧过程根据二噁英的特性 要求燃烧室温度保持800 以上 滞留2秒钟以上 使完全燃烧 冷却设备 基准要求在200 以下 这样 可大幅度减少二噁英的生成与排出 3 利用植物清毒二噁恶英在水中的溶解度极低 具有高度的脂溶性 所以容易积存在人体内脂肪多的部位 日本专家研究认为 富含纤维素和叶绿素的食物如菠菜 萝卜叶等有助于消除体内富积的二噁英 其原理是反利用肠肝循环 在二恶英被小肠吸收前 使其附着在食物纤维上 然后排出体外而