2013年公共卫生硕士-POPs-2.ppt

1、环境有机污染物概述EDCs和POPs,环境卫生学教研室 张红梅二一三年十月,made people think about the environment in a way they never had before. . . .,蕾切尔卡逊,“我们正遭受着暴露的化学品的全面污染，动物实验已经证明它们极具毒性，很多情况下它们的效果还会积累，这种侵害在出生时或出生前就开始了。如果不改变我们的方法，这种侵害会贯穿整个生命历程，没有人知道会怎样，因为我们未曾有过这样的经历”,寂静的春天(蕾切尔卡逊, 1962),DDT：二氯二苯三氯乙烷1874年，奧地利化学系大学生蔡德勒合成1939年，瑞士化学家保

2、罗米勒发现DDT可迅速杀死蚊子和农作物害虫, 几乎对所有的昆虫都非常有效，还能提高农作物产量。 （1948年诺贝尔生理学/医学奖）1944年，用于控制疟疾 ，斑疹伤害、黄热病等; 据WHO统计, 20世纪上半叶DDT拯救了约2500万人的生命，使10亿人免于疟疾的传染。,DDT农药，“人类的救星”,1957年夏，美国波士顿，飞机喷洒DDT灭蚊1962年4月7日，“世界卫生日”，DDT喷洒灭蚊， 世界联合抗疟疾邮票；疟疾的发病降到很低。1962年底，寂静的春天，改变了DDT的命运（怀疑：DDT是导致一些鸟类频临灭绝的主要原因）1970年代， 多数国家明令禁止或限制生产和使用DDT,一封信，一本书

3、，一场运动,“真理”是永恒的吗？,DDT的命运：天堂与地狱的差别,DDT具有类雌激素作用。2001年科学家首次证实了人体内DDT水平升高会导致精子数目减少。长期暴露于DDT，可使人类第1代生育能力降低，孕产第2代的存活率降低，生育能力减弱甚至丧失，并能刺激乳腺、子宫内膜的增生，使患乳腺癌、子宫内膜癌的几率上升；引起生精细胞退变，精子数量和质量下降。小鼠经口摄入DDT，患肝肿瘤危险性增加，其后代患肝肿瘤的危险性也提高。国际癌症研究机构(IARC)将DDT列为可疑致癌物(possible 2B)。,20世纪80年代以来，世界各地都观察到野生生物的生殖发育异常。如：美国佛罗里达州的Apopka湖受到

4、DDT严重污染，湖中小鳄鱼的数量减少90% ，鳄鱼卵的孵化率显著下降，残存的幼鳄体内激素水平严重失衡，生殖系统发育不良。长期暴露于DDT中的海鸟：性腺变小，生育能力下降，且蛋壳变薄，性别比例失调。英国：工厂排污河流中的石斑鱼，60出现了雌性化，具有排卵功能，甚至是两性鱼。日本海中，荔枝螺的生殖系统出现异常，研究人员在它们体内发现了有机锡。越来越多的研究证实，许多环境化学污染物对生物体的内分泌功能有干扰作用。,雄性鱼排卵,雌雄同体鱼,1996年3月，失窃的未来（Our Stolen Future: Are We Threatening Our Fertility, Intelligence an

5、d Survival?）一书出版。书中展现了令人震惊的画面：暴露于人造化学物质导致鱼类、鸟、两栖动物、哺乳类动物出现雌性化、雄性化、不孕不育、生殖缺陷等现象，提示了化学合成物质对内分泌系统的干扰作用。书中首次出现“环境荷尔蒙”这个新名词。,1998年，定义环境内分泌干扰物（EDCs）；2000年，USEPA再次定义EDCs；2001年联合国EPA提出首批控制12种持久性有机污染物（POPs）： DDT、多氯联苯、六氯苯、多氯二噁英、多氯呋喃、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、灭蚁灵、氯丹、毒杀芬、七氯,简单而言，就是扰乱激素平衡而且能够对人或动物及其后代产生有害影响的外源性化学物质。,一、环境内分泌干

6、扰物（environmental endocrine disrupter, endocrine disrupter compounds）概念及健康危害 改变健康生物及其子孙或者其群体的内分泌功能并对它们的健康产生不良影响的外源性物质或混合物。 1998年IPCS/OECD（国际化学品安全署/经济合作发展组织） 干扰那些维持自身平衡、生殖、发育和行为的体内激素的合成、分泌、传输、键合、作用或清除的外源性物质。 2000年USEPA（联合国环境规划署）,第一节 环境内分泌干扰物概述,内分泌系统：调节控制生殖、生长、发育、代谢、 生理稳定等作用 激素 内分泌腺 血液 靶器官 与靶细胞受体结合 效应

7、血液内激素浓度：10-910-12 mg/L,拟天然激素抗天然激素,对人类健康的影响：女性乳腺癌和子宫内膜异常增生男性前列腺癌及睾丸癌不正常的性发育降低男性生殖力下丘脑-垂体-甲状腺轴的功能改变免疫力抑制神经行为功能异常,对野生生物的影响：鱼类、鸟类甲状腺功能和发育不正常贝、鱼、鸟类和哺乳动物的生殖力下降鱼、鸟和爬行类的孵化率降低鱼、鸟、爬行类和哺乳动物的去雄性化和雌性化软体动物、鱼类和鸟类的去雌性化和雄性化后代存活力降低鸟类和海洋哺乳动物的免疫力和行为的改变,二、环境内分泌干扰物的分类,天然,人工合成,生产和生活活动产生：,人和动物雌激素：雌二醇、雌酮和雌三醇植物雌激素：异黄酮、香豆雌酚、拟

8、雌内酯、 芒柄花黄素等真菌雌激素：玉米赤霉烯酮,药物：己烯雌酚促进家畜生长的激素环境化学物：农药、树脂原料、绝缘油、表面活性剂等,二噁英类化合物,农药：,除草剂、杀真菌剂、杀虫剂、杀线虫剂等,工业化合物：,重金属、树脂原料、药物、绝缘油等,1.来源,（一）环境雌激素类干扰物（二）环境雄激素类干扰物（三）环境甲状腺素类干扰物 （四）其他（如甲状腺、胰腺、腺垂体、肾上腺、松果体、下丘脑等）,2.按照分泌腺体及扰乱的功能分类,（一）环境雌激素类干扰物,1. 天然雌激素：是动物和人体内天然存在的雌激素，一般指雌二醇、雌酮和雌三醇，以雌二醇作用最强。 分泌：主要由人或哺乳动物的卵泡颗粒细胞分泌，此外，肾

9、上腺皮质和睾丸间质细胞也能分泌少量雌激素。 主要作用：促进第二性特征发育，调控女性月经周期等。,2. 植物雌激素：在植物中天然存在、本身或其代谢产物能与雌激素受体（Estrogen Receptor，ER）结合产生弱的雌激素作用的一组植物化学物，以非甾体结构为主。 目前至少已知有400多种植物含有雌激素样物质，如异黄酮和香豆雌酚。如当归、泽泻、川芎、牡丹皮、桂枝均有雌激素活性。,植物雌激素分类及常见的代表性食物：1、异黄酮：大豆、三叶草、葛根等豆类植物。2、木酚素：亚麻籽、油籽、黄豆芽、水果和蔬菜。3、二苯乙烯类：何首乌、大黄、虎杖、金雀根等常用中药以及葡萄和花生4、香豆雌酚：苜蓿、紫花苜及部

10、分豆类。5、真菌类：玉米赤霉醇（ZAL）,3. 真菌雌激素：由环境中的霉菌产生。 如玉米赤霉菌产生的玉米赤霉烯酮和玉米赤霉醇，玉米赤霉醇是玉米赤霉烯酮的代谢产物，比玉米赤霉烯酮雌激素活性强，更安全有效。1980年起被用作冬小麦春化的关键物质；用来促进家畜生长发育；进入人体内后与ER结合，使雌激素依赖的基因活化发生转录，从而产生雌激素效应。玉米赤霉醇有明显抗动脉粥样硬化作用，副作用比雌激素明显减少。,4. 人工合成的雌激素：有些是类固醇衍生物（与E2结构相似），有些是非甾体雌激素，常被用作避孕药和促进家畜生长的激素。 己烯雌酚是其代表，还有已烷雌酚、炔雌醇，炔雌醚等激素。,根据化学结构，环境雌激

11、素类干扰物可分为以下几类：（1）多氯联苯（PCB）类：用于电容器、油墨等，是一类难降解、难代谢的脂溶性环境激素，可经胎盘屏障进入胎儿体内，蓄积在肝、肾中。（2）二噁英（TCDD）类：主要来源于有机氯化工厂中的副产品和杂质、城市固体废弃物焚烧以及纸浆漂白过程等，具有强烈的致畸、致突变性和抗雌激素作用，与雌激素竞争受体结合位点，影响内源性雌激素的作用。,（3）烷基酚类：包括壬基酚和双酚A等，是非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚的主要降解产物，雌激素活性较高，污染广泛。（4）领苯二甲酸酯类：又名酞酸酯类，是塑料制品的主要原料，用于聚氯乙烯塑料的增塑剂和软化剂。被添加在塑料、橡胶、润滑油等多种物质中，已

12、成为全球性的污染物。（5）金属类：某些金属对天然雌激素有拮抗作用，如汽油防爆剂中的四乙基铅，具有很强的生殖毒性，影响性成熟前期小鼠子宫的发育；镍可使大鼠孕酮分泌减少。,可与雄激素受体 (AR)竞争性结合，阻止体内雄激素与AR的结合，从而抑制雄激素活性，发挥抗雄激素作用，影响生殖和发育。如DDT的代谢产物p,p-DDE，甲氧-DDT，除虫菊酯类等：双对氯苯基三氯乙烷和DDE有微弱的雌激素活性及较强的抗雄激素活性，可以引起雄性大鼠的性发育延迟。苯乙烯、二硫化碳使男性血清睾酮水平降低；铅、林丹及多数邻苯二甲酸酯类使受试动物血清睾酮水平降低；镍可使大鼠孕酮分泌减少。,（二）环境雄激素类干扰物,下丘脑-

13、垂体-甲状腺轴是保持甲状腺激素动态平衡的关键因素。任何导致下丘脑-垂体-甲状腺轴功能异常的干扰物都会影响甲状腺激素的合成、分泌和代谢过程。1. 二硫代氨基甲酸酯类：能使大鼠血清T3、T4降低，并反射性地升高TSH水平，导致甲状腺增生和甲状腺肿大。2. 多卤芳烃类主要包括TCDDs、PCBs和PBDEs，能直接干扰甲状腺功能，影响甲状腺代谢酶以及血浆中甲状腺激素的转运过程。,（三）环境甲状腺激素类干扰物,1. 干扰儿茶酚胺类激素的有：铅、可卡因、去甲可卡因、二硫化碳等；2. 干扰促卵泡激素、促黄体生成激素的有：铅、二硫化碳等；3. 铅还能影响生长激素抑制激素的合成与分泌；4. 一些植物雌激素能刺

14、激催乳素合成与分泌。,（四）其他,三、环境内分泌干扰物的作用机制,内源性激素：主要通过第二信使途径和基因表达调控机制调节细胞的正常生理功能。外源性的激素（EDCs）既可以通过受体-配体途径引起内分泌功能的紊乱，也可以通过非受体介导的其他途径干扰机体的正常功能。,（一）环境雌激素的作用机制,1. 受体途径1.1 核受体介导的效应环境雌激素能通过雌激素受体（ER）介导的通路诱导雄激素受体（AR）、ER、补体、孕激素受体（PR）、甲状腺激素受体（TR）等敏感基因及蛋白表达，刺激靶组织器官的增生，增加DNA和蛋白的合成，促进有丝分裂。环境雌激素与ER结合后，间接地通过活化蛋白1（AP-1）原件与fos

15、和Jun转录因子的作用介导基因的转录。,目前较公认的经典的核受体途径是：环境雌激素进入细胞后，首先与ER结合为配体-受体复合物发生构型改变，在核内与雌激素反应基因的特异DNA序列结合，启动基因表达，从而在特异性靶组织中表现出生物学效应。,1.2 膜受体介导的效应 环境雌激素与膜雌激素受体（mER）结合后，激活三磷酸肌醇（IP3）信号途径，促使胞内钙离子迅速释放，导致细胞内钙离子浓度升高，通过第二信使发挥生物学效应。mER还可以与cAMP的形成、cAMP反应原件结合蛋白（CREB）的磷酸化及促有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号途径的激活相偶联，介导其生物学效应。,1.3 雄激素受体介导的效应

16、环境雌激素DDT、DDE、双酚A等能够与雄激素受体（AR）有低到中等的亲和力。与AR结合后，在蛋白酶作用下降解AR，或不释放受体关联蛋白，影响AR与DNA的结合；或干扰AR的二聚体化。即这类环境雌激素与雄激素同时作为配体和AR结合，形成不与雄激素反应原件结合的混合配体二聚体，从而抑制雄激素反应基因的转录激活，导致一系列生殖功能的紊乱。1.4 此外，还有其他类固醇激素受体、甲状腺素受体等参与介导环境雌激素生物学效应的报道。,2. 调节信号转导通路 除受体模式外，环境雌激素可通过直接调节细胞信号途径产生应答。这些信号途径的增强或抑制并不依赖配体与ER的结合。低浓度的壬基酚、辛基酚、双酚A可以抑制睾

17、丸微粒体Ca2+泵（Ca2+-ATP酶）活性从而对细胞内的钙稳态产生干扰。一些环境雌激素能嵌入细胞膜并在其中蓄积，使细胞膜上的Ca2+泵活性降低，通过干扰生殖细胞内钙稳态而影响生殖功能。,3. 与内源性激素竞争血浆激素结合蛋白，改变内源性激素的生物利用度某些环境雌激素对血清白蛋白或性激素结合球蛋白（SHBG）有很强的亲和力，通过这种作用，减少SHBG对内源性激素的吸附，增大靶细胞对内源性激素的利用度，从而增强内源性激素的作用。如内源性激素E2与SHBG的结合能力为nmol级，而人工合成的雌激素己烯雌酚与SHBG的结合能力为mmol级，两者相差106倍。,4. 影响内源性雌激素的代谢磺基转移酶是

18、内源性雌激素代谢的关键酶，通过磺化作用促使雌激素转化为无活性的形式，降低体内雌激素水平。某些环境雌激素能够通过抑制磺基转移酶干扰内源性雌激素的生物灭活。研究表明，长链烷基酚（C8，如辛酚和壬酚）能抑制磺基转移酶的活性，导致内源性雌激素不能有效地灭活，延长内源性雌激素在血循环和组织中的半减期，增加雌激素的生物利用度，导致长时间的雌激素高暴露。,5. 诱变效应己烯雌酚和E2都可诱导微核的产生。某些环境雌激素具有潜在的诱变性。6. 影响糖类、脂质代谢和脂肪生成双酚A和己烯雌酚均能够影响糖代谢和脂肪代谢。低剂量的双酚A和己烯雌酚均能诱导胰腺细胞释放胰岛素，抑制胰腺细胞释放胰高血糖素，从而影响糖代谢，导

19、致肥胖。环境雌激素可能通过与ER和其他核受体结合诱导肥胖。,7. 环境雌激素的协同作用单一环境雌激素对生物影响的可能较小，如果两种或多种环境雌激素同时存在，则会表现出惊人的相加作用或协同作用。,（二）环境抗雄激素的作用机制,在正常生理过程中，内源性雄激素（睾酮）在外周组织中可被代谢成活性更强的双氢睾酮（5-DHT），通过AR的介导发挥生物学作用。雄激素进入靶细胞后，在胞浆内与AR结合，引起AR构型改变，调控转录活化和基因表达，促进性分化和性发育。高生物活性的双氢睾酮能稳定AR，防止其降解。,目前已知的可能的环境抗雄激素作用机制主要包括以下途径：1. 影响内源性雄激素合成、代谢、分布或清除，改变

20、体内雄激素水平农药莠去净能够直接抑制大鼠睾丸间质细胞睾酮的产量，显著降低血清和睾丸内睾酮的水平；雄激素在水中的溶解度小，主要以和蛋白质相结合的方式在体液中运输，如睾酮能由睾酮结合球蛋白和白蛋白两者运输。某些环境抗雄激素能够影响相关结合蛋白，改变雄激素的分布和代谢，产生抗雄激素的作用。,2. 改变AR水平，影响组织对雄激素的反应性。3. 直接与AR结合，降低AR与雄激素的亲和力，产生抗雄激素的作用，如DDT，DDE。,1. 引起甲状腺形态学改变环境中积累的EDCs可导致甲状腺组织和超微结构的改变，使机体呈现甲亢或甲减的表现。PCBs等能促使大鼠甲状腺淋巴滤泡细胞的肥大和增生，滤泡上皮细胞变性，淋

21、巴细胞浸润，引起甲状腺肿大。五氯酚等能使羊的甲状腺滤泡变小。,（三）环境甲状腺激素的作用机制,2. 引起甲状腺功能改变 EDCs可以影响甲状腺激素的合成、分泌、贮存、释放、转运、清除等各个环节，还与甲状腺激素竞争性结合甲状腺球蛋白，模拟甲状腺激素作用等，使甲状腺功能发生紊乱，表现为甲状腺功能亢进或减退。,（1）影响TSH的合成、贮备、释放、转运和清除 人体合成的TSH在分泌泡内与结合蛋白结合而贮备，需要时释放。这种方式对维持机体TSH水平的动态平衡至关重要。水杨酸化合物及大仑丁会影响TSH结合蛋白的功能，从而改变循环中TSH的水平。 二噁英会促进醛糖还原酶的活性使TSH的清除加快。一些致甲状腺

22、肿的物质通过增加肝微粒体酶的活性促进外周TSH的代谢，从而破坏TSH系统的动态平衡。,（2）与TSH受体或TSH结合蛋白结合天然的和人工合成的化学物质能作为促进剂或拮抗剂与甲状腺激素受体（TR）结合，改变TR的构象，促进其水解代谢，损害TSH基因的敏感性。如PCBs。除草醚能作用于TR，调节该受体基因表达，从而影响TSH的作用。PCBs及TCDDs类物质还可与甲状腺素结合蛋白结合，影响体内T4的水平。,（3）模拟TSH的作用 某些EDCs具有类TSH的作用。人工合成的一种PCBs能模拟TSH的活性发挥作用，使TSH很快被分解并从血液中清除，而这些化学物质却能持久的停留在体内，扰乱正常的代谢过程

23、。,（4）影响TSH合成过程中的关键酶 甲状腺过氧化物酶是TSH合成的关键酶。有许多内分泌干扰物会抑制这种酶的活性，如抗甲状腺药物（丙基硫氧嘧啶）、多卤芳烃类化合物、芳族胺（磺胺塞唑）、多元酚（间苯二酚）； 还有许多天然抑制物，如十字花科蔬菜中的甲状腺肿素，一些植物中的雌激素类物质也能抑制甲状腺过氧化物酶的活性。,（5）干扰下丘脑-垂体-甲状腺轴的功能 EDCs能促使T4葡萄糖醛酸过程加速，使T4血浆清除率加快，外周T4水平下降，继而反馈性地使TSH释放增加，刺激甲状腺细胞增殖，甚至导致甲状腺肿物的形成。,（6）影响神经、免疫等其他系统的功能 神经、免疫、内分泌系统之间有着复杂的相互关联。某些

24、具有较强神经或免疫毒性的EDCs可通过影响胚胎或生长发育期的神经或免疫系统而间接影响甲状腺的功能。同样，甲状腺功能的异常也必然影响神经系统的发育及免疫系统的正常功能。,3、对甲状腺的致癌作用PCBs对甲状腺具有潜在致癌作用。丙基硫氧嘧啶能促进亚硝胺诱发甲状腺癌。经胎盘受亚硝基脲（MNU）影响的胎儿，出生后神经系统、肾脏的肿瘤发病率无明显升高，但甲状腺癌的发生率却显著增高。,（一）模型动物筛选法 1.大鼠子宫增重法 选用未成熟的雌幼鼠或摘除卵巢的雌性成年鼠为研究对象，以口服或皮下注射的方式，将实验动物连续34d暴露于待测化学物质，然后剥离受试对象的子宫并测定对照组与实验组子宫的脂肪、干重或湿重与

25、体重的比值，进而评价待测化学物质是否具有促进子宫生长的作用，判断其是否具有雌激素效应。,四、环境内分泌干扰物的筛选方法,随着实际应用的进展，研究者发现，子宫内膜上皮细胞的厚度和阴道开口（Vaginal Opening，VO）等指标比子宫湿重更为敏感，因此建议在传统子宫增重试验的基础上增设其他敏感的指标。同时，试验中所得的血液及其他器官，也可以被合理用于检测急性暴露对生殖轴线上其他内分泌腺体的作用，或者作为其他检测内分泌干扰物的离体方法的实验对象。,2. 水生生物形态学变化观察法通过观察食蚊鱼、甲壳类动物形态特征的改变，筛选具有雌激素活性及雄激素活性的化学物质。相对而言，形态学指标能更直接表征污

26、染物对生物体的影响，然而不如细胞或分子水平上的指标精确度高。,（二）组织器官筛选法 1. 雌激素受体结合法 具有雌激素效应的EDCs可以在特定器官内（如肝脏）与ER结合，启动信号传导途径，诱导细胞应答，并最终表现为卵黄原蛋白（产卵动物所特有的）等终端产物的生成。利用这一性质，既可以通过测量受体结合力，又可以通过检测终端产物的产量，较为灵敏地检测出待测物对生物体造成的内分泌干扰影响。,2. 人乳腺癌细胞系筛选法EPA选取了几种不同的人乳腺癌细胞系，构建了可以产生雌激素受体的T47D细胞系、可以产生雄激素受体的 MDA453细胞系和可以产生甲状腺激素受体的HeLa细胞系， 以它们产生的反应受体应用

27、于快速筛选EDCs，该方法可进行大量样品的初步检测，省时省力。而且，由于受体应答反应的差异，可以有效区分开激素激动剂和激素拮抗剂。,（三）细胞筛选法1. 细胞增生实验 目前最常用的是的E - screen 试验，又称人乳癌细胞(MCF-7) 增生实验。MCF - 7是激素依赖性细胞系，雌激素可诱导该细胞的细胞增生。E - screen试验的基本方法是用活性炭-葡聚糖处理实验动物血清，以去除内源性雌激素，而后比较在含有10%处理后血清的培养液中，加和不加雌激素以及不同浓度的类雌激素物质培养后的细胞数量。,2. 酵母筛选测试法 酵母筛选实验的基本方法是利用分子生物学技术将激素效应元件的基因序列插入

28、报告基因的上游，将报告基因置于基因重组酵母细胞激素受体的调控之下。当EDCs作用于酵母细胞时，会使特定的激素受体发生变构效应， 进而激活激素效应元件，使报告基因得以表达，其表达量与EDCs的污染程度具有剂量效应关系，可通过检测报告基因的表达量反映EDCs的类激素作用。重组基因酵母筛选法因其快速、灵敏、简易、廉价、和高通量等优点而成为较为广泛应用的EEDs筛选实验方法之一。,3.报告基因法 报告基因法是一种灵敏、快速、高效的EDCs筛选方法，其原理是利用基因工程技术，通过将已知的顺式调控序列（即反应元件）剪接到报告基因的上游以控制报告基因的表达并构建出基因重组质粒，转染至宿主细胞内。当环境化学物

29、作为细胞外信号与反应元件所对应的特定受体结合后，便可通过信号转导蛋白或转录因子激活反应元件，从而启动宿主细胞中的报告基因的表达。,报告基因的表达产物易被检测，且容易与背景蛋白区别，可以起到细胞信号的放大作用，故通过监测报告蛋白的量便可以反映环境化学物的内分泌干扰效应。 常用的报告基因的类型包括氯霉素乙酰基转移酶、-半乳糖苷酶、荧光素酶、绿色荧光蛋白及红色荧光蛋白等。其中荧光素酶因为其敏感性高和线性范围宽，现已成为哺乳动物中最常用到的报告基因类型。,（四）分子筛选法1.免疫检测法 基本原理是生物分子（受体）与相应的特异性抗体（单克隆抗体或多克隆抗体）结合，然后采用同位素、酶、荧光或化学发光底物等

30、标记技术加以放大和显示，根据生物分子被诱导产生的水平判断化学物质是否具有内分泌干扰特性。免疫检测方法主要包括放射免疫分析法、酶免疫测定法、荧光免疫分析法、时间分辨荧光免疫分析法和化学发光免疫测定法，其中以EIA和 RIA最为常用。,2. 生物传感器检测法 生物传感器检测法是一种基于免疫技术的仪器测定方法，由一个能与EDCs特异性反应的生物分子（生物识别元件）和一个换能器（传感元件）构成。生物识别产生的物理化 学性质的改变，可以通过换能器转化变为可识别的信号。常用的生物识别元件多为免疫化学的抗体或抗原、酶、非酶受体、完整细胞以及核酸，常用的转换器包括电化学传感器、光学传感器、质量敏传感器和热敏传

31、感器4大类。 生物传感器以其灵敏度高、可大批量检测、价格便宜、可现场检测和自动在线检测等优点，得到广泛应用。 但就目前而言，这一方法仍存在着生物分子的稳定性低、物理化学参数设置和结果中出现干扰数据等问题，亟需后续研究解决。,1、整体动物实验 整体动物实验是最常用的检测甲状腺激素活性的方法，该方法能真实的评价环境内分泌干扰物对动物的干扰效应。（1）甲状腺激素浓度和组织学检查血清激素浓度是反映甲状腺功能的最好指标；美国甲状腺协会建议监测血清TSH和FT4作为判断甲状腺功能的指标。但是，由于血清激素浓度容易受到精神因素的影响，有必要同时进行甲状腺的组织病理变化。,五、环境甲状腺干扰物的筛选方法,（2

32、）生长发育的检查方法 甲状腺激素是维持人和哺乳动物正常生长和发育不可缺少的物质，对骨和脑的发育尤为重要。观察生长发育的动物为筛查环境干扰物对甲状腺激素功能的最佳模型，筛查的内容包括：神经系统发育检查行为学检查雄性生殖发育系统检查。,整体动物实验灵敏度较高，经济、方便、省时，对某些需要体内代谢活化才有内分泌干扰活性的物质和中间代谢产物可以很好的检出。 但也存在一定的局限性，动物对同一外来的甲状腺激素的反应性个体差异大，受动物年龄、品系、营养状态等的影响。,2、体外实验研究（1）青蛙变态实验 研究证明，在两栖动物的正常发育过程中，甲状腺激素是导致肢体的生长和分化的必需物质。因此，应用青蛙变形检测方

33、法来检测环境干扰物对两栖动物生长发育的影响。（2）细胞水平研究 如甲状腺细胞的原代培养，正常Fischer大鼠甲状腺细胞系的碘内流、捕获、外流和甲状腺球蛋白的合成、分泌和碘化，甲状腺过氧化物酶合成和活性、TSH的细胞生长效应、甲状腺滤泡细胞吞噬活性等。,3、流行病学调查 环境内分泌干扰物污染严重的地区，人群甲状腺疾病包括甲状腺功能减退、甲状腺肿大、甲状腺癌的发病率均明显升高。越来越多的资料提示，环境内分泌干扰物不仅影响甲状腺功能，诱发自身免疫性甲状腺疾病，而且，还有潜在的致甲状腺肿瘤的作用。,气相色谱( GC) 法气相色谱-质谱联用(GC-MS) 法高效液相色谱(HPLC) 法免疫测定方法生物

34、传感器检测法基于AhR 的EDCs 生物检测法：EROD生物检测法、荧光素酶检测法、AHH 检测法、CYP1A1 检测法、AhR-DNA 结合试验、AhR-配体结合试验等。,六、环境中EDCs的成分检测方法,实验研究方法被广泛应用于EDCs的毒性观察以及作用机制探讨当中,这类研究多带有很强的探索性质, 受试对象、处理因素以及实验效应观察靶点的选择相对开放。因此, 具体的实验方法复杂多样, 其特点可总结如下：,七、EDCs毒性观察和作用机制探讨方法,1. 受试对象的选择：多选用与人类亲缘关系相对较近的大鼠、小鼠等哺乳类啮齿动物作为受试对象，这与EDCs筛选类实验研究多选用鱼类等水生动物作为受试对

35、象是有区别的。但也有实验以斑马鱼、鲫鱼等鱼类动物，非洲爪蟾等两栖类动物甚至果蝇等昆虫类动物作为受试对象，其选择的依据多与实验效应观察靶点的设定有关，如两栖类的变态发育便于直观地反映EDCs的发育毒性；昆虫类繁殖周期短， 繁殖力强，适于EDCs遗传毒性的观察。另外，还可以选择动物或人的体外人工培养的细胞作为受试对象。,2. 暴露方式的设定：哺乳动物的EDCs暴露方式多为灌胃或饲喂，也有实验经皮下注射或腹腔注射实现暴露的。水生或两栖类动物多在水环境中添加EDCs以实现暴露，也有通过腹腔注射和饲喂途径实现暴露者。体外培养细胞则可通过在培养基中添加EDCs实现暴露。,3. 实验效应观察靶点及评价指标的

36、设定: 多数实验以EDCs的雌激素效应或生殖毒性为实验效应的观察靶点，评价指标则相应地选择睾丸、附睾、卵巢、子宫等生殖器官组织形态结构的改变，精子、卵母细胞等的发育成熟情况，以及与生殖功能密切相关的酶或细胞因子的基因(如雄性生殖道中影响雄激素代谢及雌激素生成的多种芳香化酶基因、子宫组织中控制胚胎发育和细胞分化的同源框基因、反映睾丸间质细胞功能的胰岛素样因子3基因等)表达情况。,4. 除了对EDCs生殖、发育以及遗传毒性的研究外，近年来更不乏对EDCs与甲状腺疾病、糖尿病以及肥胖症等多种内分泌及代谢疾病之间关系的研究。 对EDCs甲状腺毒性的观察多以甲状腺组织细胞的形态结构变化, 甲状腺激素血清

37、含量的改变, 以及与甲状腺激素及其受体、甲状腺球蛋白的合成相关基因的表达为评价指标；EEDs对糖尿病发病的影响多以胰岛细胞的形态与功能以及胰岛素敏感性的改变为评价指标；EEDs对肥胖症发病的影响则多以体重的变化，脂肪组织含量和分布情况的变化，脂肪代谢有关激素的合成与分泌情况以及肥胖相关基因的表达情况等为评价指标。,什么是POPs？,持久性有机污染物，Persistent Organic Pollutants，是指具有以下特性的有机污染物：环境持久性生物蓄积性远距离迁移性（半挥发性）潜在毒性,第二节 环境持久性有机污染物概述,POPs有哪些特性？,1. 持久性（Persistent） POPs结

38、构非常稳定，具有很强的抵抗能力（光、热、微生物、生物代谢酶等各种作用），在自然条件下很难发生降解。 评价：半衰期。,DTT,TCDD,二噁英： 气相：8400天 水相：166天2119年 土壤、沉积物：17年273年DDT： 土壤中的半衰期为10-15年六六六： 土壤中的半衰期为几天-几年HCB（六氯苯）：杀真菌剂，土壤中半衰期是3-23年,2. 生物蓄积性(Bioaccumulate) 评价：生物富集因子（BCF）,生物富集（生物浓缩）有机化合物在水生生物和水体之间的平衡分配过程。生物富集因子（BCF，浓缩系数）稳态平衡时，化学物质在生物体内的浓度和在水环境中的浓度的比例常数。,PCB：生物

39、富集因子为200-70 000DDT：鱼体生物富集系数为51 000-154 000六六六：水生生物富集系数为10-6 000HCB（杀真菌药）：鱼体中22 000 蚯蚓中106 000,化学稳定性和高脂溶性是生物富集的重要条件。DTT的理化稳定性和生物稳定性都很高，它在脂类化合物中的溶解性比在水中大500万倍，与生物接触时能迅速被吸收并贮存在脂肪组织中，很难被分解，也不易排出体外，极易通过食物链而大量蓄积。,3.长距离迁移性(Long-range atmospheric transportation)1.水体：溶解挥发大气 吸附PM沉降底泥2.土壤：挥发大气 与有机质、颗粒物结合吸收农作物食

40、物链3.大气：雨水冲洗、干湿沉降水体、土壤吸收农作物食物链,从未使用过POPs的极地的冰雪内检测到DDT地球北部的许多高山，如奥地利的阿尔卑斯山、西班牙的比利牛斯山、加拿大的落矶山顶及我国喜玛拉雅山顶等几乎没有人烟的冰雪世界，也发现较高浓度的DDT 而且，随山高度的增加和温度的降低，冰雪所含的农药浓度也在增加。山顶冰雪所含农药的浓度为山下农业区域的10100倍。这些极地和高山雪域的POPs是哪里来的？,热带,温带,寒带/极地,“全球蒸馏”或“蚂蚱跳”效应,此外，大气的流动、洋流的涌动作用也会将POPs由释放源带到从未使用过POPs的清洁地区。,4.高毒性（High toxic）POPs大多具有

41、强烈的“三致”（致癌、致畸、致突变）效应。如TCDD等。此外，还可以导致生殖、遗传、免疫、神经、内分泌等系统受到严重的影响。,什么是斯德哥尔摩公约?,为了推动POPs的淘汰和削减、保护人类健康和环境免受POPs的危害，2001年5月23日包括中国政府在内的92个国家和区域经济一体化组织，在瑞典斯德哥尔摩签署了关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约。2004年11月11日在中国生效。截止2005年1月31日，已有151个国家或组织签署了斯德哥尔摩公约，其中有92个国家或组织已正式批准了该公约。,POPs：“肮脏的一打(Dirty Dozen)”,首批列入斯德哥尔摩公约受控名单的POPs有12种：有

42、意生产有机氯杀虫剂 滴滴涕、氯丹、灭蚁灵、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、毒杀酚有意生产工业化学品 六氯苯和多氯联苯无意排放工业生产或燃烧过程的副产品 二噁英（多氯二苯并-p-二噁英）、呋喃（多氯二苯并呋喃）,第一类杀虫剂 (1)艾氏剂(aldrin):施于土壤中,用于清除白蚁、蚱蜢、南瓜十二星叶甲和其他昆虫，对人有致癌作用。(2)氯丹(chlordane):控制白蚁和火蚁,作为广谱杀虫剂用于各种作物和居民区草坪中, 主要用于建筑物白蚁预防，对人体免疫系统有损害。尽管我国已禁止对它的生产，但仍有人使用和贮存。,POPs的应用及主要来源,(3)滴滴涕(DDT):广谱、高残留杀虫剂，自1939年发

43、现其杀虫作用以来，对消灭农林卫生害虫发挥了很大作用，曾荣获诺贝尔科学奖。由于它脂溶性强，故易积蓄在动物脂肪内，分解代谢极其缓慢。当其在人体内积蓄到一定程度时，便会损害中枢神经系统、肝脏、甲状腺等，甚至引起死亡。,(4)狄氏剂(dieldrin):用来控制白蚁、纺织品害虫,防治热带蚊蝇传播疾病,部分用于农业。对神经系统、肝脏、肾脏有明显的毒性作用。高毒性。在光照下形成光化狄氏剂，毒性更高。(5)异狄氏剂(endrin):用于控制玉米、稻谷、棉花、甘蔗等农作物害虫及鼠类，对人有致癌作用。(6)七氯:用来杀灭火蚁、白蚁、蚱蜢、农作物病虫害以及传播疾病的蚊蝇等带菌媒介, 具有触杀、胃毒和熏蒸作用，对人

44、体免疫及生殖系统有损害，同时有致癌作用。,(7)六氯代苯(HCB):常用于防治农作物真菌病，对人免疫及生殖系统有损害。 (8)灭蚁灵(mirex):慢性胃毒杀虫剂，用于杀灭火蚁、白蚁以及其他蚂蚁, 施药后靠昆虫群体自然传播，15天之后见效，对人有致癌作用。(9)毒杀芬(toxaphene):棉花、谷类、水果、坚果和蔬菜杀虫剂, 广谱、高残留杀虫剂，毒性比DDT大4倍，能引起甲状腺肿瘤及癌症。,第二类工业化学品 包括多氯联苯(PCBs)和六氯苯(HCB)。(1) PCBs：用于变压器、电容器、油漆、复印纸的生产和塑料工业，是一种热交流介质。属于致癌物质，容易蓄积在脂肪组织，影响神经、生殖及免疫系

45、统。(2) HCB: 化工生产的中间体，是一种选择性的有机氯抗真菌剂，用作防治麦类黑穗病, 种子和土壤消毒，为可疑致癌物，具有刺激性。,第三类生产中的副产品:二噁英和呋喃 是含氯物质在加热或焚烧过程中产生的，来源广泛:（1）冶金工业：钢铁和有色金属冶炼（2）废弃物焚烧：城市生活垃圾焚烧、危险废物焚烧和尸体焚化（3）纸浆造纸工业：纸浆氯气漂白（4）化工生产：氯酚、四氯苯醌、氯碱等生产（5）其它来源：矿产品（水泥、石灰、玻璃、陶瓷等）的生产、发电和供热、交通运输、皮革、纺织和印染等。,环境中的二噁英：90%来源于城市和工业垃圾焚烧,案 例,2007年7月，作为肉类、奶制品、甜点或熟食制品中增稠剂的

46、瓜尔（guar gum）中，含有高剂量的二噁英 源头：印度的瓜尔胶中含有五氯苯酚（PCP）。1999年，比利时家禽和蛋类中发现了高含量的二噁英。 祸根：含PCB的工业废油污染动物饲料。1998年3月，德国，牛奶中出现高浓度TCDD。 来源：巴西进口的动物饲料含有柑橘果泥球。2011年，德国， “TCDD毒饲料” 原因：含有TCDD的脂肪添加到动物饲料中。,POPs离我们远吗？,2008年1月，在387名成年西班牙志愿者的脂肪组织样品中，都检出有一种以上POPs，检出率：DDE(100)、PCB-153(92)、HCB(91)、PCB-180(90)、PCB-138(86)、六六六(84)。 在

47、北京，300多位产妇的乳汁中有90%检出POPs，有10%的人处在比较危险的水平。北京、上海、香港、广州等妇女乳汁中检测出POPs的存在。2011年6月，北京地下水中检出塑化剂，部分地区较严重。,POPs有哪些危害？,对肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统和生殖系统等有急性和慢性毒性致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等POPs可以透过胎盘屏障，使胎儿受其污染。母乳中的POPs通过授乳进入婴幼儿体内，对处于发育关键期的婴幼儿的健康构成威胁。对于非哺乳类生物而言，通过动物的卵（蛋）将POPs从母体传输给后代。,POPs毒性事件：日本米糠油PCBs毒害事件，1960s；土耳其的六氯苯食物中毒事件，1960s-；意大利的塞维索二噁英毒害事件，1970s-；美军越战“橙剂”（落叶剂）事件，1960s-；比利时二噁英“毒鸡”事件，1999-;,POPs有哪些危害？,POPs的潜在毒害作用的一些例证,POPs的免疫紊乱毒性：可抑制具有自然免疫杀伤细胞（如巨噬细胞）的增殖及活性，导致机体因免疫力降低而出现的后果：在地中海和波罗等海域海豚、海豹等野生动物出现大量相继死亡现象； 加拿大因纽特人的婴儿患急性中耳炎等传染性疾病的发病率高，且难以产生抗体而导致预防接种失败,