环境内分泌干扰物(EEDs)来源、特征及危害研究进展

环境内分泌干扰物 环境内分泌干扰物 EEDs 来源 特征及危害研究进展 来源 特征及危害研究进展 晏再生 1 2 王世和1 2 1 东南大学土木工程学院市政工程系 南京 210096 2 市政工程研究所 东南大学 南京 210096 摘要摘要 环境内分泌干扰物是外源性化学物质 这些物质干扰了正常的激素作用机理 对环境和人体健康存在潜在的威胁 文章就环境中内分泌干扰物质的来源 特 征以及危害进行了评述 并对今后国内在环境内分泌干扰物方面的研究提出了 建议 关键词 关键词 环境内分泌干扰物 EEDs 来源 特征 危害 Recent advance in environmental endocrine disruptors EEDs sources characteristic and threat YAN Zai sheng1 2 WANG Shi he1 2 1 College of Civil Engineering Department of municipal engineering Southeast University Nanjing 210 096 China 2 Institute for municipal Engineering Research Southeast University Nanjing 210096 China Abstract Environmental Endocrine Disruptors EEDs are exogenous environmental chemicals that can interfere w ith normal hormone function and present a potential threat to both environmental and human health This article reviewed recent advance in environmental endocrine disruptors sources characteristic and threat So me advice was put forward for the further study in environmental endocrine disruptors in China Keywords Environmental endocrine disruptors EEDs Source Characteristic Threat 引言引言 环境内分泌干扰物 Environmental Endocrine Disruptors EEDs 英文又名 EDCs environmental disrupting chemicals 有的文献也写成 environmental disrupting compounds 或者 endocrine disrupting chemicals EHs environmental hormones 1 通常对 EEDs 定义的表述为 一种外来物质或混合物 通过干扰内分泌系统 机理而对原有机体或其后代产生不利影响 34 早在 20 世纪 30 年代 Dodds 等 1936 年 研究发现羟基联苯化合物具有雌激素活性 2 20 世纪 40 年代 4 4 二 羟基二苯烷烃的雌激素活性得到进一步证实 3 对于某些化学物质能够干扰人 体和野生动物内分泌功能的研究始于 20 世纪 60 年代 在 1962 年出版的 寂静 的春天 Silent Spring 一书中提出了农药可能引起内分泌紊乱的观点 1968 年发现农药 DDT 对哺乳动物和鸟类产生雌性化影响 80 年代在英国某些河段 发现畸形生长鱼类 4 1995 年 美国明尼苏达州中学发现多种畸形青蛙 接着 该州的其它地方出现同样的报道 引起了国际社会的广泛关注 5 1996 年 我 们被偷走的未来 Our Stolen Future 一书的出版 更加引起了公众对 EDCs 的强烈关注 随后 有关内分泌干扰物的研究报道层出不穷 6 1998 年 Kavloc k 认为引起青蛙畸形的原因是环境污染物 7 环境化学性污染物是引起上述生殖 发育异常的重要原因 并将此类污染物归属为环境内分泌干扰物 以下简称为 EEDs 近年来 越来越多的研究表明许多化学物质可以干扰正常激素调节的 生理过程 从而对野生动物 实验动物和人类的发育和生殖功能产生不良影响 8 9 对于 EEDs 的研究 国外主要集中在内分泌干扰物活性甑别方法的研究 EE Ds 暴露的人群流行病学研究以及 EEDs 作用机制的研究 9 10 11 我国对 EEDs 的 研究也日益重视 但系统性的研究尚处于起步阶段 国家自然科学基金委员会 于 1997 年开始设立这方面的基金项目 对于环境激素以及相关的环境和生殖问 题的研究正在开展 12 19 20 21 22 23 24 25 35 本文就环境内分泌干扰物 EEDs 的来 源 特征及危害作一简要评述 为今后国内在环境内分泌干扰物方面的研究提 供参考 2 环境内分泌干扰物的特征环境内分泌干扰物的特征 2 1 物理特性物理特性 具有亲脂性 不易降解 易挥发 残留期长等特点 可通过生物富集和食 物链的放大作用造成体内富集 且产量巨大 应用范围广 8 13 Norstrom 1998 研究发现生长在北极圈内的动物 如北极熊 Ursus maritimus 其体内内分泌 干扰物含量很高 38 2 2 结构特性结构特性 环境内分泌干扰物质虽具有激素功能 但和生物体内天然雌素酮或其他类 固醇激素在化学结构上有天壤之别 且这些物质间结构也差别巨大 如雄激素 中的睾丸酮和雌激素中的雌素酮 虽生理功能完全不同但二者结构却几乎一样 都是四环结构 而 DDT DES 是两环结构 烷基酚是单环结构 这也就增 加了解释这个问题的难度 迄今尚无假说可合理 可信地解释这些不同结构的 化学物质为何能同激素受体结合 有些内分泌干扰物质会随剂量的变化表现出 截然相反的作用 在不同组织中的作用也可能不同 对神经 免疫系统和内分 泌系统中任一种系统的作用都会影响到另两种系统 从而造成了表现形式的多 样性 28 有研究表明 在加拿大境内某试验湖泊中加入乙炔基雌二醇 湖泊中 雄性黑头呆鱼体内卵黄蛋白原水平比正常值高出 9000 倍 39 并且雄性黑头呆 鱼的数量急剧减少 40 然而 在另一湖泊中珍珠鱼 Semotilus margarita 的种 群结构没有出现任何明显变化 40 尽管此时湖泊中雄性卵黄蛋白原的水平是正 常阈值的 1000 15000 倍 41 2 3 作用特性作用特性 27 2 3 1 特异敏感期特异敏感期 尽管环境内分泌干扰物质与天然激素相比效应强度较低 但 由于正在发育的机体内分泌系统尚缺乏反馈保护机制 或因为幼体的激素受体 分辨能力不如成体的那样高 孕期 幼年动物及人体对激素水平远较成体敏感 激素水平的微量改变即可影响动物终生 2 3 2 转代影响转代影响 由于亲代的暴露 可通过不同方式导致子代胚胎早期 胎儿 新生儿 动物 产生不可逆的损害 2 3 3 影响往往是迟缓型的影响往往是迟缓型的 即便暴露发生在胚胎前期 胎儿或新生儿期 但直 到后代成熟 甚至到中年期才能表现出明显的损害 由于其影响的迟发性而不 易引起人们的注意 3 环境内分泌干扰物的危害环境内分泌干扰物的危害 3 1 对生殖系统的影响对生殖系统的影响 环境内分泌干扰物引起的体内性激素代谢的变化 对依赖性激素的生理过程 特别是生殖产生严重影响 环境内分泌干扰物可干扰体内性激素 使内分泌失衡 体内性激素代谢异常 精子和卵子质量和数量下降及前列腺功能改变 导致生殖机 能失常 42 43 3 2 对神经系统的影响对神经系统的影响 环境内分泌干扰物能影响神经细胞的活动及神经系统的传导能力 从而造成 神经系统发育延迟 智力损伤及神经行为的变化 通过在实验室里对动物进行 研究发现 PCBs 会导致啮齿类动物的运动能力 啮齿类动物和猴类的认知能力 以及猴类识别能力的损害 研究表明给出生后 10 16 天的雌鼠体内注入 32mg kg 的 3 4 3 4 四氯酚时 在其后代的成体阶段会出现间歇性转圈 摇头和多 动症等神经毒性反应 14 大多数的关于内分泌干扰物对人类神经的影响主要是 关于婴儿和儿童的 这是因为发育中的神经系统最容易受到毒性物质的影响 3 3 对免疫系统的影响对免疫系统的影响 内分泌干扰物对动物免疫系统的影响还没有统一的 确定的结论 而且由 于现有的大多数关于内分泌干扰物免疫学实验资料都是以已经受管制的或被禁 用的化学品为对象获得的 内分泌干扰物潜在的免疫系统毒性还难以确定 199 5 年 Lahvis 报道了海豚免疫反应的减少与 p p DDT 0 24ng g 和 p p DDE 15 536 ng g 浓度的增加密切相关 14 Kiesecker 2002 年 研究表明 8 环境内分泌 干扰物会降低两栖类动物对寄生虫卵免疫力 导致动物体畸形 同样可联想到 随着这类污染物浓度升高 免疫反应的减少可能会导致传染病发生率增加 但是还需要进一步实验来揭示 DDT 是如何调节免疫毒性的功能以及如何影响到 免疫体系中的受动器细胞 3 4 致癌作用致癌作用 多数有雌激素行为的环境内分泌干扰物通常被认为是癌的助长剂 许多其 它可能具有雌激素样作用的化学物与肿瘤 尤其是生殖系统肿瘤的关系正在研 究 如二噁英 人工合成避孕药 植物和真菌雌激素等 调查显示 在过去 50 年中 激素依赖性器官肿瘤发病率明显上升 乳腺癌发病率增加了 2 倍 睾丸 癌增加 3 倍 前列腺癌增加 2 倍 调查还发现妇女孕期摄入 DES 可引起其女 性子代生殖系统腺癌增多 在环境受到 DDT 多氯联苯类化合物 PCBs 等污 染的地区 野生动物肿瘤发病率也比较高 上述变化均可能与环境雌激素有关 9 1 1 3 5 对动物种群和群落的影响对动物种群和群落的影响 对鱼类 鸟类 鳄鱼和哺乳动物的研究已经表明 内分泌干扰物潜在地破 坏它们所处的群落和生态系统的功能 29 有研究表明环境内分泌干扰物会导致 脊椎动物种群数量减少 比如弗罗里达州豹 30 海洋哺乳动物 31 两栖类动物 32 另外 环境内分泌干扰物对心血管系统 43 也可造成影响 具体表现为高血压 慢性缺血性心脏病 慢性风湿性心脏病等 4 结语与展望结语与展望 由此可见 EEDs 的来源广泛 特征复杂多变以及危害大 对环境内分 泌干扰物的研究目前尚没有普遍有效的实验系统和方法 研究的热点仍然是环 境内分泌干扰物的鉴定 环境内分泌干扰影响的定性和风险评价 14 目前各国 对 EEDs 的研究还有一定的局限性 33 以美国 10 为例 将 EEDs 项目的资金主 要用于研究人体健康效应 几乎占 69 18 用于研究生态效应 11 用 于暴露评价 研究 EEDs 的暴露与人群有害效应之间的关系及人类风险的项目 较少 而其中的大多数又局限在与乳腺癌关系的研究中 未来要进一步研究影 响环境内分泌干扰的参数 研究的对象要扩展到更多的物种 至于对人和动物 的风险评价 有必要了解整体的污染状况 内分泌干扰物的环境行为以及对人 和动物的影响 而且 干扰机理以及各种干扰物的相互作用必须研究清楚 9 目前 对单一污染物的风险评价模型已经建立 但还需要研究新的模型和评价 方法 解决多种污染物的复合效应 另外 对于环境内分泌干扰物的处置和处 理问题也迫在眉睫 许多环境污染物具有生殖毒性 环境雌性化或环境污染物 的生殖毒性问题是人类亟待解决的重大课题 参考文献参考文献 1 余刚 黄俊 关于 Endocrine Disruptors 的译名 J 科学术语研究 2001 3 3 10 11 2 Dodds E C Lawson W Synthetic oestrogenic agents without the phenanthr ene nucleus J Nature 1936 137 996 3 王簃兰 环境内分泌干扰物对健康影响的研究进展 J 中国医师杂志 2003 5 1 1 2 4 Gomes R L Scrimshaw M D Lester J N Determination of endocrine disr upters in sewage treatment and receiving waters J Trends in analytical chemis try 2003 22 10 697 707 5 梁增辉 何世华 孙成均等 引起青蛙畸形的环境内分泌干扰物的初步研究 J 环境与健康杂志 2002 19 6 419 421 6 Mills L J Chichester C Review of evidence Are endocrine disrupting che micals in the aquatic environment impacting fish populations J Science of tota l environment 2005 343 1 34 7 Kavlock R J What s happening to our frogs J Environ Health Perspect 199 8 106 773 774 8 Zala S M Penn D J Abnormal behavious induced by chemical pollution a review of the evidence and new challenges J Animal behaviour 2004 68 649 66 4 9 Waring R H Harris R M Endocrine disrupters A human risk J Molecul ar and Cellular Endocrinology 2005 244 2 9 10 Kavlock R J Overview of endocrine disruptor research activity in the Unit ed States J Chemosphere 1999 39 8 1227 1236 11 刘先利 刘彬 邓南圣 环境内分泌干扰物研究进展 J 上海环境科学 200 3 22 1 57 63 12 杜克久 徐晓白 环境雌激素研究进展 J 科学通报 2000 45 21 2241 2251 13 薛南冬 王洪波 徐晓白 水环境中农药类内分泌干扰物的研究进展 J 科 学通报 2005 50 22 2241 2449 14 邓南圣 吴峰 环境中的内分泌干扰物 北京 化学工业出版社 2004 年 4 月 第 1 版 15 Jobling S Reynolds T Roger W et al A variety of environmental persi stent chemical including some phthalate plasticizers are weakly estrogenic J Environmental Health Perspectives 1995 103 582 587 16 任仁 黄俊 哪些物质属于内分泌干扰物 EDCs J 安全与环境工程 2004 1 1 3 7 10 17 Marin M L Lopez J et al Analysis of potentially toxic phthalate plastici zers used in Toy manufacturing J Bull Enviro Contam Toxical 1998 60 68 7 3 18 McKay G Dioxin characterization formation and minimization during mu nicipal solid waste MSW incineration review J Chemical Engineering Jour nal 2002 86 343 368 19 周景明 秦占芬 从琳等 多氯联苯内分泌干扰物及机理研究进展 J 科学 通报 2004 49 1 34 39 20 陈加平 徐立红 吴振斌等 苯并 a 芘致毒的鱼的分子生态毒理学指标 研究 J 中国环境科学 1999 19 5 417 420 21 刘静 汤乃军 赵力军等 亚慢性染毒 2 3 7 8 四氯二苯并二噁英对雄性大 鼠生殖系统的影响 J 中国工业医学杂志 2006 19 4 196 204 22 黄莉 王建华 戴丽军等 2 3 7 8 四氯二苯并二噁英对 NIH 小鼠早期妊娠 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