环境卫生学4课件

第四章内分泌干扰物的生物富集与代谢生物体暴露于污染物所产生的危害受多种因素影响，如生物体所处的发育阶段、性别、暴露条件、生命周期、污染物的毒性以及暴露的剂量等.剂量有不同的界定：当其用来衡量生物体所处的环境中所含有的有毒物质含量时，我们称其为外部剂量；而对于器官、组织和细胞而言，则称其为内部剂量；能够达到或键合上受体或其他靶分子的总量，被称之为生物有效剂量。键合程度取决于化学物质的特性、靶分子的特性及其暴露的时间和化学物质在体内的分布情况。,而处于食物链中不同营养级的生物物种对污染物毒性的响应也是差异很大的。通过食物链进行的生物富集作用对污染物的生物毒性起到了“放大”作用。图4.1是水生环境中污染物（以PCBs为例）通过食物链进行的生物富集过程。了解环境污染物的剂量响应关系对我们了解这些物质对器官和生物体的作用机制是非常重要的。众所周知，一些化合物在特定剂量范围内对某些生物的作用是不存在线性的或者单调的剂量-效应关系的。而针对不同的器官和物种，一些化合物也表现出不同的剂量响应关系函数。,环境污染物引起的生物效应可以从两个方面表达:剂量效应关系(dose-effectrelationship)，它表示化学物的摄入量（剂量）与生物个体发生某种量效应强度之间的关系。剂量反应关系(dose-responserelationship)，它表示化学物的剂量与某一生物群体中出现某种强度的生物效应的发生率之间的关系，一般以百分率表示。,决定内分泌干扰物的累积及效力的毒理动力学同其他外源性污染物类似。内分泌干扰物的累积取决于以下几个过程的速度和效率：内分泌干扰物在外部介质与首先接触的细胞层之间的吸收或分配；血液传输；血液与脂肪或者靶细胞之间的分配；化合物的代谢；排泄或消除等。本章讨论环境内分泌干扰物的剂量响应关系以及决定它们在靶器官和细胞中累积到什么程度才产生生物效应的一些过程。这些过程包括了内分泌干扰物对一些能代谢内分泌干扰物或内源性激素的酶的影响。代谢过程除了影响内分泌,干扰物的清除和持久性外，同时还影响了它们的结构和生物活性。而内分泌干扰物在摄取、分布、代谢和消除方面的差异和相似性决定了我们能在多大程度上预测不同物种对这些化学物质及其剂量的响应，同时它将有助于监测人类和野生动物生存环境中的内分泌干扰物情况，预测生物物种和种群可能面临的危害，尤其是那些低剂量暴露产生的影响。第一节摄取与累积一摄取与排泄针对动物对外源性污染物的吸收和排泄的研究，,不仅在实验室的控制条件下，而且在自然环境中都已经进行了广泛研究。在吸收外源性化学物质的过程中，上皮细胞层的吸收是必不可少的第一步。化学物质的电子和原子特性以及亲水性和疏水性会控制这一过程。对于有机物质，包括大多数的内分泌干扰物，疏水性是尤其重要的影响因素。组织的脂肪含量也是一个重要的影响因素。化学物质在不同介质之间的分配通常被用来描述化学物质在组织中的累积影响。分配系数，如正辛醇/水分配系数Kow,可以表征和预测内分泌干扰物等外源性物质在有机体中的累积程度。,有机化合物的正辛醇/水分配系数反映化学物质在水相和有机体间的迁移能力，是描述有机物在环境中行为的重要物理化学特性参数，它可以提供物质在环境中行为方面的许多重要信息，它与化合物的水溶性、在土壤中的吸附性、生物吸收、亲脂性储存和生物富集等性质密切相关。同样基于分配原理，生物富集倍数（bioaccumulationfactor,BCF）也被用来描述化学物质在生物体内的累积程度。表4.1是EDCs的Kow和BCF有代表性的报道数据，其中BCF多数是以鱼为实验动物而测定或计算的结果。,同一化学物质对不同生物的暴露所导致的生物富集倍数（BCF）是不同的。微生物对三丁基锡的BCF值在100010000之间；藻类和菌类，BCF约为3000.一些海洋鱼类对三丁基锡的BCF值列于表4.2可见即使同样是鱼类，不同种的鱼对有机锡的生物富集倍数也是有差异的。不同动物物种的不同器官对化合物的吸收和排泄速率有很大差别，因此化学物质的半衰期受到暴露时间和剂量的影响。在表。4.3中列出了不同的内分泌干扰物在不同生物器官或排泄物中的半衰期。,表4.2一些海洋鱼类对三丁基锡的BCF值,对许多化合物而言，半衰期和从血液的清除速率近似为代谢的速率。对于含氯化合物，如PCBs、PCDDs、PCDFs类物质，代谢和排泄速率取决于氯原子的个数和所处的位置。随着氯化程度的提高，化合物代谢的能力降低，那些具有相似结构的化合物代谢能力具有很大的差异。二、吸收的途径化学物质的形态会决定外源性有机物的生物可利用性，同时也会决定它们以何种方式进入有机物真皮、呼吸道或是肠胃等，确定这种方式是非常重要的。疏水性化合物，如DDT和PCBs可以透过哺乳动物的皮肤进入体内，通过水被鱼类,摄取。外源雌激素如壬基酚也能通过水直接被鱼类吸收。当然，对脊椎动物而言，通过肠胃和饮食吸收是最主要的方式。有许多因素影响了内分泌干扰物在食物中的可吸收性。内脏对这些化学物质的吸收受到食物成分、内脏的pH值、消化速度、食物的停留时间以及内脏中的微生物群落的影响。内脏中的微生物群落还对某些PCBs甲磺酰氯化的过程发挥作用。杂食动物和单食动物暴露在由植物和菌类产生的植物性雌激素中，其主要吸收方式是饮食。哺乳动物的幼体主要通过乳液吸收外源性物质。,对于哺乳动物而言，通过母体传播当然是一个重要的途径。一方面通过胎盘到达胚胎；另一方面通过乳液迁移。研究表明人类乳液中DDT含量的80%甚至更多是以，-DDE代谢物的形态存在的。人类乳液中也含有PCBs类的物质，主要包括PCB153、PCB138和PCB180，在挪威的一项研究中发现人类乳液中有23种PCBs类物质、DDT和其他一些农药存在。研究者发现PCB153与23种PCBs的含量有密切关系。在牛奶中，同样发现了PCB153、PCB138和PCB180和PCB118的存在.尽管人奶中主要的PCBs类物质是邻位取代的，未取代的形态也存在。在丹麦的法罗群岛上，就发现了一个高含量PCB77的,样本。影响人奶中内分泌干扰物停留时间的因素包括母体的年龄、体重、生产的数量、哺乳长短以及乳液中的脂肪含量。德国的一项研究发现母体中的TCDD含量随着生育数量和哺乳期的时间以及母体中的污染物含量的减少而降低。哺乳期越短，传播量越小。不同生物的乳液中脂肪含量不同，如海豹和鲸的乳液脂肪含量在10%55%之间，大大高于人奶中脂肪的含量（3.5%6.6%）。结果显示PCBs含量与乳液脂肪含量的关系表明，脂肪含量不同会影响到乳液中内分泌干扰物的含量.,对乳液的分析表明了内分泌干扰物含量以及传播量具有时间和空间上的变化。对20世纪5090年代全球范围内人奶中DDT和其代谢物的调查表明，其含量显著下降。在许多国家，人奶中DDE含量从500010000ug/kg下降到了1000ug/kg.这种下降趋势与对DDE使用的限制有关。在那些继续使用DDT的国家，含量还是很高的，甚至超过了PCBs的含量。人类的乳液传播并不是初生婴儿接触内分泌干扰物的唯一途径，通过牛奶传播也是婴幼儿和成人接触内分泌干扰物的途径之一。据报道牛奶中的PCBs含量占英国人接触PCBs总量的11%，通过牛奶，还可能会将植物激素传播给婴幼儿。,但是，主要成分是黄豆的牛奶替代品会传播大量的植物激素，而且远远超过牛奶或人乳液中植物激素的含量。以黄豆为主要成分的牛奶替代品喂食的婴儿体内,其植物激素总量平均为684ng/ml,大大超过以牛奶喂食的婴儿体内的含量（3.2ng/ml）和人奶喂食的婴儿体内的含量（2.8ng/ml），以黄豆为主要成分的牛奶替代品喂食的婴儿体内的5，7，4-三羟基异黄酮含量就大大超过诱发成人激素反应的含量。化学物质在不同营养层次上通过食物链迁移和生物累积。无论食物链的长短，污染物质在食物链中具备足够低的不会使食物链断裂的毒性浓度，,食物链中的高级生物就可能累积更高浓度的污染物质。人类食用食物链中的高级生物，从而也提高了体内的这些化合物的含量。丹麦的法罗群岛上的人由于食用了鲸肉，他们体内的PCBs和DDT含量高得出奇。三、在体内的分布化学物质在生物体内不同组织和器官中有不同的累积效应。表4.4显示淡水鲤鱼鱼体各部位中镉的富集值，鱼体中的主要可食部分肌肉对镉的富集量最少，而内脏的富集能力较强。其富集能力顺序为内脏骨骼鳃肌肉。,血液是动物体内重要的媒介，化学物质是通过血液分散到身体的各个器官和细胞的。因此，了解血液中内分泌干扰物的浓度及其在靶器官中的浓度和形态之间的关系，对于我们研究它们的作用是非常关键的。1.血液在理想状态下，人们可以通过测定血液和其他活体解剖样本中内分泌干扰物的浓度来推断靶器官中的浓度。但是，通常组织或器官中的浓度会远远超过血液中的浓度。表4.5表明老鼠的肝脏、肾和肌肉中几种氯代芳烃浓度是血液中浓度的几到几十倍，,表4.4鱼体各部位中镉的富集值(ug/g湿重),而脂肪组织的浓度是血液中浓度的几十到几百倍.,表4.5几种氯代芳烃在组织与血液中的浓度比,通过血液中的浓度来推断组织中的浓度，这种方法得到PB-PK模型（physiologicallybasedpharmacologicalkinetic）的支持。这种模型通过在已知接触浓度、路径、持续时间、器官之间的分配、器官的大小、血液循环速率、受体的结合能力以及化学物质代谢速率等情况下来模拟化学物质在一个生物体内的分布情况。Parham等报道了他观测到的血液和脂肪中化学物质的分配与PB-PK模型中的相似，对于不同的PCB类物质，在分配上存在23倍的差异。PBPK模型被应用于不同类的PCBs在不同器官的分配情况。通过对不同物种的不同器官中PCDDs和PCDFs的分布情况,的比较，验证了这些模型的适用性。但是也不可否认这些模型对许多内分泌干扰物并不适用。亲脂性化合物在血浆中并不是自由活动的，它必须和血液中的蛋白质、脂蛋白或循环细胞相结合，对于内源性激素，同样如此。化学物质被结合或者能够自由活动的程度决定了其能够被细胞吸收的程度。自由激素学说所假设的生物活性的类固醇指的是能够通过毛细管进入细胞的那一部分自由活动的类固醇，它们能够结合到细胞内的类固醇受体，只有那些到达了靶细胞的类固醇才会发挥其活性。,有证据表明外源雌激素，包括植物雌激素、其他一些内分泌干扰物和内源性雌激素（如雌二醇），能够与血浆中的不同成分进行不同形式的结合，导致最终进入组织内部的浓度差异。影响细胞吸收类固醇的因素包括血浆白蛋白和特异性糖蛋白的浓度、血浆的流动速率和类固醇蛋白结合物的离解速率常数。具体的性类固醇结合蛋白的性质报道不多，对于它们结合内分泌干扰物能力的了解仍然非常有限。性类固醇结合蛋白的性质在鱼类研究上得到了证实，但仍然仅限于少数类型的蛋白如GnRH结合蛋白，在一些物种的内分泌反应上，它们是相当重要的。,大多数的脊椎动物拥有血红蛋白，尽管对于各个物种，用以固定雌激素和其他一些性类固醇的具有高亲和力的糖蛋白存在差异，但对于脊椎动物,蛋白质似乎总作为一个低亲和力、高容量的类固醇载体存在。球蛋白结合的类固醇，如结合到胎蛋白（AFP）能够通过受体介导的细胞内吞作用选择性进入某些细胞。蛋白质的脱糖基化作用有助于它们进入细胞。Vallette等证实了脱糖基AFP对雌激素具有高亲和力，而且易于优先进入易于吸收AFP的靶分子。然而体外研究发现AFP和SHBG会降低,雌激素和雄激素的表面活性，显示出通过结合蛋白来获取类固醇的主要特性。因为类固醇对血浆蛋白的结合力相对于受体而言更低，在靶分子内部，类固醇首先从血浆蛋白中分离出来，从而易于被结合到具体的细胞内的受体上。结合蛋白能够有助于产生细胞内结合类固醇的储库，因而会阻止其代谢，但是它仍然同结合到受体上的类固醇保持一种动态平衡。另一种假设是结合蛋白与靶分子细胞内的受体竞争，从而缓和了细胞对类固醇的响应。例如，刚出生老鼠的睾丸含有AFP，所以我们可以设想细胞内的,AFP结合了细胞内的雌二醇，从而抑制了受体对其的生物利用性。内分泌干扰物被结合到人类的类固醇结合蛋白上会取代内源性激素，也会影响激素传递到靶分子。化学物质也会和脂蛋白相结合并在它们之间进行重新分配。传递化学物质或者激素到胎儿或在胎儿体内传播的蛋白包括AFP、子宫球蛋白、糖蛋白和铁传递蛋白。大多数关于孕期雌性、初生婴儿以及产后动物体内自由类固醇的资料仅限于血液中的情况。在这些研究中，类固醇通过一定的技术提取出来,以防止血红蛋白结合态和非结合,态的类固醇的含量产生差异。对老鼠研究显示对胎儿体内存在的类固醇产生生物活性的浓度水平存在误解可能性，这个浓度是建立在血液中浓度基础上的。在初生的老鼠体内，通过放射免疫测定的血液中的雌二醇总量相对于间情期的雌性动物而言(15pg/ml)是很高的(150pg/ml).但是自由活动的类固醇，对于婴儿，其含量（0.3%）远低于成人（4%）。而具有生物活性的那一部分浓度，对于成人和婴儿是接近的。类似的是，在成人和婴儿的血液中自由的雌二醇浓度相差100倍。然而，婴儿体内血浆中雌二醇的总浓度近似为成人体内,的100倍.蛋白质转移到初生儿的重要性表现在AFP上，它会转移雌二醇到幼鼠的雌激素响应区。最新的研究显示了子宫球蛋白结合DDT和一些PCBs类物质的甲磺酰代谢物。3甲磺酰DDE可以通过胎盘转移，最后在幼鼠的肾表皮层累积，因此子宫球蛋白对PCB甲磺酰形成牢固的结合，同样会将这些物质传递到婴儿体内敏感的靶组织。但是婴儿和母亲体内血红蛋白是如何作为内分泌干扰物的靶的具体情况，还需要进一步的研究。,对于非哺乳动物，血红蛋白能够结合类固醇或内分泌干扰物，或者是类固醇结合血红蛋白、卵黄蛋白原、脂蛋白。已经发现PCBs和o,pDDT可以结合到鱼的卵黄蛋白原上。2.靶器官对于内分泌干扰物，主要的靶器官是那些调节激素，或对激素的活动产生响应的器官，包括大脑、生殖器、肝脏、子宫、乳房、副肾、前列腺、胎盘以及处于成长初期的器官。一些研究认为，内分泌干扰物对这些器官均有影响，尽管对于人类和野生动物诸多器官中的内分泌干扰物的,浓度和药物代谢动力学的资料是很有限的。下面对两个关键的器官进行讨论，以说明复杂的药物代谢动力学。（1）大脑在大脑中，松果体、脑下垂体和丘脑下部控制着生殖内分泌过程，血液和大脑之间的传输障碍阻止了亲水性的药物经过循环系统进入大脑内部。然而，在人类和动物的大脑内部检测到了其对亲脂性内分泌干扰物吸收过程的存在。而且，大脑控制着生殖功能的中枢和其他外围器官不受大脑血液传输障碍的影响，从而为化学物质的转移提供了条件。,在对一些鸟类的研究中发现其大脑内的亲脂性外源污染物（有可能是内分泌干扰物）的浓度与肝脏中的浓度几乎一样高，然而对于哺乳动物却不存在这样的现象，研究发现一些农药包括DDT和PCBs的成分存在于一些小灰豹的大脑、脂肪和肝脏中。肝脏中PCBs和DDT的浓度大约为脂肪中含量的75%。在大脑组织中其含量仅为脂肪中含量的1%。至于PCBs类物质的细胞累积性，以及为什么肝脏和大脑中PCBs类物质的含量不同于血液和脂肪中的含量，暂时就不得而知了。通过直接测定转移到大脑中的内分泌干扰物的,量表明不同的动物物种对化学物质累积程度存在差异。Ingebrigtsen等报道了鳕鱼和鳟鱼对2，3，3，4，4五氯联苯的累积模式存在很大的差异。在一项对老鼠的研究中，Ness等发现它们对不同的PCBs类物质的累积程度也不同。在大脑的不同部位化学物质分布没有很大的区别，然而3，3，4，4四氯联苯集中分布在血管附近，而2，2，4，4四氯联苯却没有这种情况发生。这表明3，3，4，4四氯联苯倾向于与血管结构发生相互作用。对于化学结构在大脑中不同区域的累积数量之间的关系还需进一步的研究。,（2）胎盘对于人类和其他一些哺乳动物，胎盘可以起到阻碍内分泌干扰物或其他一些外源性污染物从母体传播到婴儿体内。然而，实验室研究已经证实一些化学物质（包括TCDD）经过胎盘迅速转移，到达婴儿体内，随后在其体内分散，进而对后代产生影响。例如曾报道毒性物质3甲磺酸DDE经过胎盘，在成长期老鼠的副肾中累积下来。如果在怀孕期曾经暴露在5，7，4三羟（基）异黄酮也会影响胎儿性别。Darnerud等发现母鼠会将其吸收的,3，3，4，4四氯联苯传播到胎鼠体内。这项研究结果表明3，3，4，4四氯联苯不同于其他平面结构的PCBs类物质。有一种海生哺乳动物，其母体内的4%10%的PCBs类物质可以通过胎盘传播到胎儿身上。尽管这些转移的确发生了，但是母体血质和血液中污染物浓度与能够经过胎盘到达婴儿体内的污染物浓度之间的关系还是未知的。在对挪威奥斯陆居民的一项研究中发现，脐血的DDE和PCBs浓度低于其在母体血液中的浓度。这表明胎盘在阻碍传播上起到了一定的作用，然而，分娩时（收集脐血时）特殊的生理,状态（皮质醇浓度的上升）会导致与怀孕初期的情况不同。对于大多数的亲脂性内分泌干扰物，胎盘能在何种程度上阻碍其从母体传播到胎儿还是未知的。有必要通过实验来证实在低浓度条件下胎盘是否具有阻碍作用。3.靶细胞测定靶器官中内分泌干扰物的浓度离测定这些靶器官中实际到达靶细胞的含量只有一步之遥，但对于这方面的研究报道非常少。然而，分子的变化，如脑垂体的促性腺中的CYP酶的感应，表明特定细胞对这些物质有吸收。针对内分泌干扰,物，蛋白质细胞的定位也为我们确定靶细胞提供了帮助。例如，CYP19存在于人体的Leydig氏细胞、小鼠的输精管和大鼠的大脑细胞中，表明它们是芳香酶抑制物的靶细胞。一些细胞类型不易成为内分泌干扰物和其他一些外源性化学物质的目标，例如那些在血管中的细胞。血管中的内皮细胞最先接触血液中的激素和其他一些化学物质，其次是血细胞。血管中的上皮细胞是类固醇激素的受体。雌二醇也影响了血管功能。内皮可以作为一种物理的和代谢屏障阻止分子进入血管。TCDD和PCBs会引起哺乳动物和鱼类内皮细胞的CYP1A的出现。,经证实，内皮细胞中的酶可以代谢外源性物质，尽管并未发现内皮细胞中的内分泌干扰物发生转化，但这种可能性很大。在一些动物物种中，随着肝脏中CYP1A2对TCDD的螯和，内皮细胞在血管分布密集区域会优先代谢一些化合物。例如，老鼠大脑血管附近的3，3，4，4四氯联苯会和血管中的CYP发生反应。在一些关于鱼类疾病的研究中，虹鳟鱼类的蓝囊病表明内皮细胞和其他血管结构更容易成为化学物质攻击的目标，并且会引起发育的反常。蓝囊病一般会引起血管功能丧失，随后死亡。它会诱发内皮细胞中的CYP1A，从而引起细胞损伤。,四、储存与流动一些累积亲脂性化合物的脂肪细胞会对包括许多内分泌干扰物在内的外源性污染物充当储库的作用，储存这些物质。脊椎动物中的脂肪性组织包括脂肪组织、肝脏、卵巢、神经细胞、大脑和鱼类的肌肉等。大多数脊椎动物的脂肪组织充当了外源性有机物的储库。测定这些组织中内分泌干扰物的浓度非常有助于我们估计一些类型的动物暴露于内分泌干扰物的严重程度，例如，鲸类中外源性污染物的浓度最容易通过鲸脂的测量获得，这已成为活体研究的范例。,美国国家人体检测计划进行了一项调查，针对19701983年间美国人体内脂肪中的有机氯农药和PCBs的含量进行了监测和计算，研究表明脂肪组织中DDT的平均浓度从1970年的8mg/kg降低到1983年的2mg/kg。同样个体中总的PCBs含量（超过3mg/kg）逐步下降，但监测到体内含有PCBs的人在数量上是增加的。这次调查没有监测到艾氏剂的存在，但他的代谢物狄氏剂被检测到，浓度从0.18mg/kg下降到了0.06mg/kg。氯丹的代谢物氧化氯丹也被检测到，但是其在脂肪组织中的浓度在监测年间基本上没有变化。没有检测到异狄氏剂和毒杀芬的存在。,一些器官的脂肪组织（如乳房）可能是内分泌干扰物活动或储存的重要的直接目标。然而处于饥饿或繁殖状态时，这些部位的化学物质发生了流动。例如，在禁食的老鼠体内，一些内分泌干扰物，如HCH从脂肪中释放出来，随后促进了雌激素的响应，但是没有发现o,p-DDT，这说明了在不同的脂肪储存部位这些化合物的流动性并不相同。在海洋哺乳动物中，其身体脂肪量随着季节、进食量以及是否处于繁殖期的不同而变化.这导致了在某些动物物种中内分泌干扰物在血液中含量的变化。例如对雌性南极熊实施禁食可使,其乳汁中的内分泌干扰物浓度升高；卵生动物在产卵期间将大量的卵蛋白质及卵类脂质转移到它们的卵中。总的来说，这个过程与脂类及其他体类储备物质的流动性、肝脏中的合成过程以及物质从肝脏到卵巢的转移有关，繁殖状况的变化会引起血液向那些易于成为内分泌干扰物靶器官的流动速度加快，从而引起更大量的化学物质流向这些器官。同时，也会引起生殖腺中脂类成分含量的增加，从而导致大量化学物质的沉积，在哺乳动物的哺乳期，同样会有这种现象发生，从而加快了化学物质朝这些乳房组织的转移。,化学物质在卵子中的累积和乳汁的释放会减少女性体内的化学物质浓度。对鱼类的研究发现大量的化学物质从母体到达卵巢并累积，母体内30%甚至更多的化学物质在繁殖期得到了清除，有的随着卵子的排出而减少。同样，通过乳汁也使相当大部分内分泌干扰物从雌性哺乳动物体内排出。当然，这将导致这些物质转移到婴儿体内，从而在成长期的婴幼儿身上发生作用。应该强调是的，许多预测性的资料并不具有可比性，这是因为检测的方式存在差异，随着科技的进步和规范化，更多的内分泌干扰物会被检测到，而且更具有可比性。,第二节生物代谢及物种差异一、代谢内分泌干扰物和内源性激素通过依赖受体和不依赖受体两种方式进行作用。如果不能区分这两种方式，对于内分泌干扰物作用及其剂量响应关系的推论会缺乏证明力。这一节主要对能够代谢激素和内分泌干扰物以及参与非受体依赖型响应的酶进行论述。如图4.2所示，在哺乳动物体内药物（包括激素）的生物代谢经历了两个基本阶段，即代谢阶段和。利用单氧化酶（如细胞色素P450）、还原酶和水解酶，经过氧化、还原或水解反应，,使得一些活性官能团结合到底物分子上，代谢进入阶段；然后经过与葡萄糖醛酸、硫酸或氨基酸通过共价键结合，再进入代谢阶段，这种结合使得分子亲水性增强，更易于排泄，最终以不同形式排出体外。图4.3给出了类固醇激素代谢的部分途径和主要代谢物。在上述代谢过程中，必需相应的生物酶来实现转化。1.酶那些能够代谢类固醇激素和内分泌干扰物的酶包括CYP类酶、儿茶酚o甲基转移酶、脱氢酶（如11羟类固醇脱氢酶）、硫基转移酶、谷胱甘肽转移酶和葡萄糖醛酸转移酶等。CYP酶对,内分泌干扰物和类固醇的氧化代谢产物的形成有重要贡献。一些微粒体CYP酶代谢的底物（羟基化类固醇及一些内分泌干扰物）有着较为宽泛的专一性，催化过程通常是代谢反应的控制步骤。CYP酶也催化类固醇的合成及活化。暴露于内分泌干扰物的结果可能由于类固醇和内分泌干扰物性质的不同，两者的代谢转化范围不同或二者之间的相互作用而不同。有关酶的功能和规律的知识有助于我们理解代谢可能怎么样影响由内分泌干扰物引发的生殖、发育和其他健康问题。内分泌干扰物和激素代谢作用影响产物的复杂方式是通过如下途径阐释的：,考虑雌二醇和内分泌干扰物的代谢产物怎样能够参与激素决定的致癌过程中。实际上所有的内分泌干扰物是通过一系列氧化、还原或共轭反应代谢的。代谢作用能够使内分泌干扰物失去活性，或从一个非激素活性的化合物产生激素活性的代谢物。甲氧滴滴涕、PCBs和DDT被代谢成雌激素活性、抗雄激素活性或类甲状腺激素活性的产物。非雌激素的壬基酚聚氧乙烯基醚在老鼠体内会被代谢为雌激素活性较强的壬基酚。CYP和共轭酶也可以转化壬基酚和双酚A，但是转化产物的活性还不得而知。,幼鼠中的甲磺酰DDE会进一步代谢为毒性的衍生物。许多植物雌激素并不如合成的外源性内分泌干扰物更为人所知。黄酮类物质可以被CYP酶羟基化，玉米烯酮也能被代谢为更具有雌激素活性的物质玉米烯酮。总之，与氯代物相比，未被卤代的物质（其中许多是天然产物）更易被迅速地代谢。2.影响代谢的因素代谢靶器官或非靶器官中的类固醇和内分泌干扰物的能力会随着暴露在内分泌干扰物和其他化学物质中的情况变化而变化，这是因为处于这种环境中，酶会受到影响，这些酶会代谢内分泌,干扰物和类固醇，从而会提高酶合成的速率，但是化学物质会直接作用在遗传因子上。例如，尽管玉米烯酮的代谢物具有雌激素活性，但是玉米烯酮也能够部分抑制类固醇代谢从而表现出雌激素效应。三丁基锡被认为会引起雌性软体动物的雄性生殖器官的发育。甲氧滴滴涕会同时诱发和抑制CYPs。一些PCBs类物质会诱发CYP1As但也会抑制它们使其失活。一个内分泌干扰物会影响其它内分泌干扰物的代谢物。这样，低氯代的PCBs会被代谢为活性物质，并且迅速减少，其速度高于那些高氯代化合物，但是，高氯代化合物,会持续存在并且诱发那些产生内分泌干扰物和类固醇的代谢物的酶的产生。这些酶的活动也会受到激素的影响，例如最新发现CYP1B1会受到芳烃受体激动剂和激素的双重影响。在卵巢发育期间，鱼类的CYP1A会受到激素（表雌二醇）的抑制。动物物种中CYP酶的差异和它们在内分泌干扰物和激素代谢过程中所扮演的角色使人们开始尝试从一种物种的情况推断到其他物种甚至包括人类，尽管这种尝试具有很大的不确定性。很少有人直接比较内分泌干扰物在不同的物种中的代谢速率以及在特定的物种里不同内分泌干扰,物代谢的速率。有一些结论是成立的，例如鱼类与哺乳动物相比更容易代谢PCBs。酶在类固醇的合成、活化、或降解过程中的功能或作用速率会受到内分泌干扰物的影响。类固醇的合成过程要经过许多步骤，最终形成具有活性的激素。这些类固醇合成酶包括CYP11、CYP17和CYP19。在非哺乳类脊椎动物（包括鱼类和龟）的产类固醇酶的功能和克隆研究中，发现相同的酶与在哺乳和非哺乳类的脊椎动物中相同。和其他CYP酶一样，类固醇合成酶易于受到底物的相似物的抑制，这些相似物扮演着竞争性,抑制剂和作用机制上的失活剂。下一个典型的例子是芳香酶，它能够促使男性激素向雌二醇的转化。芳香酶在许多器官中均存在，它影响着健康和疾病的发生。但它受到许多不同结构化学物质的抑制。其中包括黄体酮、一些天然产物和类似于氨基苯乙哌啶酮的物质，这些物质的作用机制还在研究之中。通过对鱼类、鸟类和爬虫类的研究发现暴露在含有芳香酶抑制物的环境中也会影响性别的选择。有证据显示非类固醇芳香酶抑制物的环境中也会影响性别的选择。有证据显示非类固醇芳香酶抑制物会改变海龟的性别，而这本来是受温度影响的。,对哺乳动物的肝脏内类固醇羟基化的CYP酶已进行了广泛的研究。研究表明哺乳动物（包括人类）体内，雌二醇的CYP酶代谢物的几种途径中，同一种酶能够同时对E2和E1羟基化。这其中的许多酶参与了睾丸激素的羟基化过程。特定酶的表达程度、酶对底物的亲和力以及它们的催化能力决定了具体代谢物形成的速率和程度。在同一个细胞中多种CYP遗传基因的表达会导致细胞中不同产物的形成。大多数关于类固醇代谢物(包括雌二醇)的研究都是用从肝脏中提取的酶来进行的。如果化学物质的暴露引起,肝脏中类固醇羟基化酶的出现，就会加快激素下降的速度，从而降低体内激素的浓度。但是无法肯定肝脏中类固醇代谢速率的改变是否会影响其他器官中的内分泌干扰物对其他靶器官的作用。具有活性的或更高毒性的内分泌干扰物的代谢物或肝脏中产生的类固醇需要通过血液到达其他靶器官，作用在那些靶器官中的CYP酶会受到来自于内分泌干扰物更直接的影响。3.雌二醇的生物活性代谢物对于雌二醇代谢物在形成乳腺癌的过程中所扮演的角色已经做过很多研究。雌二醇儿茶酚雌激素（16-OH-E2），一种雌二醇的代谢物,已经被许多研究者认为是促进人类乳腺癌产生的风险因子。16-OH-E2所具有的高度雌激素活性以及其部分抗雌激素在近年已被确认。然而，其他一些数据显示儿茶酚雌激素会引发非遗传的乳腺癌，也许直接参与乳腺癌的形成。儿茶酚雌激素，包括4-OH-E2及2-OH-E2，是雌激素受体的激动剂。这些物质通过氧化反应循环参与到活性氧物质的形成过程中。尤其要指出的是，4-OH-E2参与了这些反应。4-OH-E2及2-OH-E2，对DNA具有氧化损害的能力，并且4-OH-E2及2-OH-E2，更具危害性。,这与4-OH-E2具有更迅速的氧化还原的性质相吻合。活性氧物质会损害DNA，但它们也会改变各种信息遗传因子的转移过程，这些过程包括细胞增殖，在发育早期尤为显著。有证据显示，DNA的氧化性损害与乳腺癌有关，这与儿茶酚雌激素的氧化反应循环的基本反应有关。4-OH-E2已被确认为致乳腺癌的一个危险因素。因而认识产生这种物质的酶的规律是很重要的。在啮齿类动物及人体中，CYP1B已被证实是产生4-OH-E2的主要催化剂。CYP1B也在乳腺和乳腺癌组织中表达，CYP1B1或相关的,.蛋白质与子宫中4-OH-E2的形成有关，它们可能参与了致癌的反应。其他4-羟基化酶活性高的器官也是雌激素主导致癌的靶器官。暴露于外源性化学物质（内分泌干扰物）可能会使得这些物质通过作用于儿茶酚的形成或稳定性而影响乳腺癌发生过程。例如，TCDD和PCBs能诱导CYP1B1的表达;五羟黄酮限制了儿茶酚-o-甲基转移酶这种能使儿茶酚雌激素失活的酶，这种限制导致了儿茶酚雌激素的累积，最终增加了氧化还原作用循环的有效性。接着内分泌干扰物通过它们自身的活性氧物质的代谢促进了其不利的,影响。这样，一些含苯醌结构的PCBs代谢物或许将经历氧化还原循环并损坏DNA。致癌效果还有下一个复杂之处是肿瘤血管生成作用。肿瘤血管的增长对肿瘤的生长来说异常重要。很显然，2-甲氧雌二醇是一种肿瘤血管生成抑制物。因此儿茶酚-o-甲基转移酶的抑制作用可能不仅促进了儿茶酚雌激素的累积，还降低了能阻止肿瘤生长的产物形成。只理解雌激素代谢是如何受内分泌干扰物影响是不完全的。儿茶酚雌激素致乳腺癌的机理包含了氧化还原循环和自由基的生成，其过程未必含有雌激素受体，,但应该含有E2代谢酶。在雌二醇存在的情况下，内分泌干扰物也会依照多种机制进行反应，产生有害或有益的影响。5,7,4-三羟（基）异黄酮就是一个极好的例子。5,7,4-三羟（基）异黄酮是一个雌激素受体激动剂，但是它能抑制17-羟基类固醇氧化还原酶的产生，从而限制了雌酮向雌二醇转化5,7,4-三羟（基）异黄酮也同样具有抗氧化剂的性质，能够增加抗氧化剂酶的数量，这种酶会减弱儿茶酚雌激素的氧化损害。这种物质同样会抑制对糖蛋白质的产生，它会将一些毒物和类固醇转移到细胞外。5,7,4-三羟（基）异黄酮也会抑制血管生成的作用。其反应机理仍然是未知的，,但其有可能提供保护以防止肿瘤发生的侵害，因为血管的发育对于肿瘤的生成是至关重要的。但对血管生成作用抑制会影响胎儿的成长。二、代谢的物种差异不同的动物物种对外源物质（包括内分泌干扰物）的反应差异是非常巨大的。当研究者在对特定疾病的数据进行推断时，在一个物种中观察到的内分泌干扰物的反应能否同样发生在其他物种中，就成为大家关心的焦点。,例如人们在研究乳腺癌时，希望通过对动物模型的研究来推测人体的反应。对于原致癌物或内分泌干扰物经过代谢被激活，所以能够激活这些物质的酶的存在就成为一个重要的因素。参与脊椎动物代谢反应的酶在功能上是相似的。在不同的物种中，能够代谢外源性污染物和羟基化类固醇的酶的特性也是不同的，即使这些酶的类型相同。关于CYP酶在非哺乳动物中的情况的资料不多。目前仅仅对爬行动物（包括短嘴鳄鱼）中代谢内分泌干扰物的CYP酶进行了研究。,在海洋鱼类成体和幼体的肝脏中CYP酶会引起儿茶酚雌激素的形成。鱼肝的微粒体会形成6-OH-E2、16-OH-E2和雌酮，与其他一些哺乳动物不同，鱼类中的CYP1A酶并不大量参与2-OH-E2的形成，也没有证据显示鱼类中有4-OH-E2形成.鱼类是否在内分泌器官中形成儿茶酚雌激素或CYP1B酶的异构体还没有得到证实。第三节影响剂量-响应关系的因素考察内分泌干扰物暴露剂量的一个重要问题是判断动物和人类对