环境中内分泌干扰物概述

2021年3月3日发(作者：慢性肠胃炎)
环境中内分泌干扰物研究概述

曹仲宏
1
，胡

伟
2
，王玉秋
2
（
1.
天津市市政工程设计研究院，天津


300051
；
2.
南开大学环境科学与工程学院，天津


300051
）


摘


要：
环境内分泌干扰物（
EDCs
）问题已成为全球性的热点问题。已有研究表明，
环境内 分泌干扰物大多为环境雌激素，
其来源有天然和人工合成的化合物；
内分泌干扰物在
动 物生殖和发育、神经、
免疫、
致癌和生态等方面存在潜在的危害效应。本文从多个方面综
述了环境内分泌干扰物问题及其研究进展。

关键词：
环境内分泌干扰物；类别；作用机制；环境行为

1
环境中内分泌干扰物相关概念

内分泌干扰物（
Endocrine
Disrupting
Compounds,
EDCs
）
，亦称 为环境激素
或环境荷尔蒙
(Environmental
Hormone)
、内分泌活性化合物（
Endocrine
Active
Compounds, EACs
）或激素活性物质（
hormonally active agents, HAAs
）等
[1,2]
。

目前 ，
对环境内分泌干扰物有多种不同的定义，
各种定义虽说法不一，
但基
本含义 一致。其中，美国美国国家研究委员会
(National Research Council
，
NRC)
在
2000
年编写的报告《
Hormonally Active Agents in the Env ironment
》中有关内
分泌干扰物的定义得到了广泛的认同。
该报告中指出，< br>内分泌干扰物是指可以干
扰体内激素的合成、代谢、转运、键合能力，甚至对其具有清除作用的外 源性化
合物。
按照其效应形式
（
Types of Effects
）
大体可分为：
影响雌性生殖系统
（
Female
Reproductive
System
）的内分泌干扰物，影响雄性生殖系统（
Male
Reproductive
System
）
的内分泌干扰物，
影响 下脑丘及脑垂体系统
（
Hypothalamus and Pituitary
）< br>的内分泌干扰物，以及影响甲状腺系统（
Thyroid
）的内分泌干扰物
[3 ]
。

2
内分泌干扰物产生的危害效应

内分泌干扰物表 现出对人和动物内分泌系统潜在的干扰性。
最重要的内分泌
干扰物是性激素和有类似作用的物质 ，
它们同已发现的动物异常生殖和发育有密
切联系。
这是一类有害的化学物质，
其具有类似雌激素的作用，
暴露于环境中可
导致生物体性激素分泌量及活性的下降，
精子数量减少，
生殖器官异常，
癌症等
发病率增加，
并使生殖能力降低，后代的健康与成活率下降，
同时还可能影响各
种生物的免疫系统和神经系统
[4- 6]
。环境中内分泌干扰物的污染问题已引起人们
的高度重视，同温室效应、臭氧层破坏、地球 变暖以及厄尔尼诺现象等一样，正

1
严重威胁着全球环境和人类健康，日益成为新 世纪人类关注的全球性问题
[7-12]
。

已有许多研究表明，内分泌干扰 物在动物生殖和发育、神经、免疫、致癌和
生态等方面存在潜在的危害效应
[13-17]。

2.1
生殖和发育效应

已有研究表明，
由于母亲 食用了被污染的鱼或其他食物产品，
致使婴儿在未
出世前就暴露于多氯联苯（
PCBs
）
、二氯二苯二氯乙烯（
DDE
）和其他的污染物
中，
由此 导致了新生儿体重的降低和孕妇妊娠期的缩短，
并且会并发新生儿智商
和记忆缺陷问题以及肌神 经发育的延迟。
在日本和中国台湾出现了婴儿出生前后
意外接触到被
PCBs
和二噁英（
PCDFs
）污染的米糠油，导致婴儿出现了不同的
发育缺陷。
但 是，
现有研究还不能将类似尿道下裂、
隐睾和睾丸癌等男性生殖病
变的增加和环境中的 内分泌干扰物直接联系起来。

有关针对雄性和雌性鼠、
大鼠、
天竺鼠和雌性 恒河猴的研究显示，
这些动物
在发育期间如果暴露于不同浓度的某种内分泌干扰物，
如 滴滴涕、
甲氧氯、
PCBs
、
二噁英、双酚
A
、辛基酚、酞 酸丁基苄基酯（
BBP
）
、酞酸二丁酯（
DBP
）等，
则能 导致生殖道的结构和功能异常
[18-23]
。

许多野生动物研究显示，< br>生殖和发育异常与暴露于环境中的污染物有关。
这
些污染物中有些就是内分泌干扰物。< br>相关调查表明，
暴露于污水处理厂和造纸厂
排水以及北美五大湖被污染水体中的鱼也被发 现出现了生殖和发育上的异常。
观
察到的效应包括，
暴露于污水处理厂出水的虹鳟鱼出 现雌雄同体现象；
五大湖区
虹鳟鱼和鲑鱼的卵和鱼苗的死亡率增加
;
五大湖区 鲑鱼的甲状腺增生；苏必利尔
湖中暴露于周围造纸厂废水的亚口鱼类血浆中性类固醇浓度发生改变，卵和生殖
腺减小，性成熟期延迟。

实验室研究证实了在污水处理厂出水中发现的 某些内分泌干扰物会诱发雄
性虹鳟鱼的雌激素响应。
二噁英和结构相似的化合物已经显示出会诱 发发育中和
成年鳟鱼的蓝色囊病，
并降低鲑鱼的存活率。
五大湖区鲑鱼的甲状腺增生被 认为
是由于对
PCBs
的暴露引起的。

实验室研究也证实了北美海 鸥一些生殖和发育上的反常现象
（如失衡的性别
比、
行为的改变和性腺形态学异常）< br>与环境中的某些化学物质有密切联系。
在实
验室条件下向海鸥蛋注射引起野生海鸥蛋性腺 变态的相当浓度
DDT
后，会出现
与野外观察相类似的情况。同样，摄入含有
DDE
和
PCBs
混合物的鸽子也表现
出反常的进食行为。与此类似，
Apopka
湖（受三氯杀螨醇和
DDT
的化学污染）
的短吻鳄出现的缺陷 ，包括雄性鳄阴茎变小、睾丸异常，雌性鳄的卵巢异常，与
实验室中在围产期暴露于雌激素和抗雄性激素 类化学物质的啮齿动物生殖系统
发生的结构和功能的异常相同
[24-29]
。


2
2.2
免疫学效应

相关研究结果表明，
某些内分泌干扰物会影响实验用动物免疫系统中完全不
同的部分。五大湖区的鸟类由于暴露于含有机氯 （多为
PCBs
）的环境中导致其
免疫系统受到抑制。
食用了受到
P CBs
污染的波罗的海鱼的海豹会出现先天性和
获得性免疫反应的抑制。
这些免疫抑制 被认为是生活在类似污染的水体中的海豹
发生细菌性和病毒性传染病增加的原因。
但是对于人类 而言，
根据目前的相关研
究数据还无法得出内分泌干扰物对免疫系统产生影响的明确结论。那些被认为受
到内分泌干扰物影响的人群的自身免疫问题仍需要进一步研究，
特别是那些母 体
在怀孕期间暴露于内分泌干扰物的后代们更应受到重视。
不同寿命阶段的群体研
究应 该使用与临床相关的免疫学测试，
以此证明内分泌干扰物暴露和免疫系统损
伤之间的关系
[20-27]
。

2.3
致癌效应

小鼠实验结果表明 ，除了一些在胚胎期暴露于
DDT
的小鼠外，其余在哺乳
期的断奶之后暴露于
DDT
的小鼠并没有发现明显的致癌效应，但围产期暴露于
内分泌干扰物的致癌效应并没有在其 他动物实验或人类实验中被评估。
虽然一些
内分泌干扰物（例如毒杀酚、
DDE
、
DDT
、
TCDD
和异狄氏剂）与某些特别的实
验动物物种的甲 状腺、
脑垂体或者肾腺肿瘤有关，
但是通常出生之后暴露于内分
泌干扰物中不会引起生 殖或者其他内分泌器官的肿瘤，
当然动物模型的适用性可
能还存在问题。
对目前可获得 的研究结果进行的评估尚不能证明乳腺癌的发生是
否与暴露于
DDT
、
DDE
、
TCDD
和
PCBs
有联系，仍需要恰当设计实验并进行
病历对照和回顾性的群体研究，
以证明内分泌干扰物和人类各种癌症之间存在或
者没有联系[30]
。

2.4
生态效应

激素或内分泌干扰物的 适时作用对生物发育是决定性的。
在发育早期，
生物
性器官和大脑特定的中枢受性激素 控制。
内分泌干扰物的干扰会导致器官永久性
缺陷和功能障碍。
在成熟的生物体内，< br>激素参与了精液形成和雌性性周期的调节，
内分泌干扰物刺激或阻碍器官的功能。
这些效 应与动物暴露于内分泌干扰物期间
所处的发育期有重要关系。
相关的调查研究表明，
环 境中的内分泌干扰物可能是
导致一些野生动物（如五大湖区的鱼和鸟、
Apopka
湖 的幼短吻鳄的数量减少）
数量下降的重要原因，
并且也可能是导致包括美国的貂、
欧洲 的河獭和欧洲水域
的海上哺乳动物等在内的多种高等动物产生疾病和畸形的原因
[31-34]
。
在受内分泌
干扰物污染的环境中生活的动物，
如发生近亲交配，
可 能使濒危生物的繁殖率变
得更低，
佛罗里达豹便是很好的例子，
此外，
内分泌 干扰物的污染也被认为是导

3
致五大湖区海龟的胚胎死亡率增加的罪魁祸首。

以五大湖区为例，
五大湖区 的生物群落，
从浮游生物到最高食肉动物，
在过
去的
100
年中已经 经历了非常大的变化，变化起因包括外来物种的侵入、污染、
捕鱼和边界线的延伸、
湖区水文学 和河流流向的改变等。
调查结果表明内分泌干
扰物已经影响到某些生物种群数量的大小，
而且可能也已经导致在种群结构方面
的变化，
但是目前很难从量上把握各种不同的因素间关系 。
有流行病学和实验证
据表明，
一些持久的、
有生物蓄积性的内分泌干扰物< br>（也称为持久的有机污染物，
POPs
）会对野生动物的数量产生不利的影响，但是其主 要效应是否是由于激素
行为改变引起的还需进一步证明。
仍然需要对受到内分泌干扰物暴露影响 的种群
进行长期研究，
以评估这些化学品在改变种群大小、
年龄结构和动态平衡方面的
影响。
实地观测和实验室研究应该有机联系在一起，
以研究化学暴露和生物行为
与节律的重要改变，从而理解化学暴露是怎样长期的影响自然体系的生态属性。
值得注意的是，
地球生物并不是暴露在单一的环境化学品中，
而往往是暴露于包
含多种物质的复杂混合体系中 ，
但目前对于多种内分泌干扰物的混合效应仍需进
一步的研究
[35-38]
。

3
内分泌干扰物的作用机制

外源性物质对激素受体正常结合 作用的协同和拮抗是内分泌干扰物作用的
基本机制。
正常的激素从特定的靶组织通过与细胞内受 体或膜受体的直接反应表
现其对外界的反应。
与受体的自然配位是激素功能中关键的一步。细胞内激素的
核受体如性类固醇、肾上腺类固醇、甲状腺激素、维生素
D
和视黄酸 的受体，
通过与特异
DNA
序列的反应，调节基因的转译，合成出新的信使
R NA
，加工、
翻译以产生新的蛋白质。
内分泌干扰物主要通过模拟天然激素与配体结合 或通过
抑制天然激素与配体的结合而影响这一过程
[13]
。图
1
和 图
2
分别是内分泌干扰
物对正常雌激素效应的两种影响机制示意图
(
图中
ER
为雌激素受体
estrogen
receptor )
：


4
雌
激
素
EDCs
E R
DNA
RNA
(
转
录
)
细
胞
蛋
白
质
合
成
核

图
1
内分泌干扰物与雌激素受体结合示意图
[13]

雌
激
素< br>EDCs
ER
DNA
RNA
(
转
录
阻
遏
)
细
胞
蛋
白
质
合
成
阻
遏

图
2
内分泌干扰物阻遏雌激素与受体的结合示意图


5
核

根据相关的研究成果，
目前为大多数研究人员所 接受的内分泌干扰物作用机
制主要包括以下几种
[13,39-42]
：

3.1
与受体直接结合

内分泌干扰物模仿天然激素，与激素结合位点结合 ，形成配体
-
受体复合物，
配体
-
受体复合物再结合在
DN A
结合区的
DNA
反应元件上，从而影响人和动物
的生殖能力。

3.2.
与生物体内激素竞争靶细胞上的受体

通过竞争的结果，
内 分泌干扰物与靶细胞上的受体结合，
减少受体对天然激
素的吸附，从而影响了天然激素的作用。

3.3.
阻遏天然激素与受体的结合

天然激素与受体的结合受内 分泌干扰物的阻遏，进而影响激素信号的细胞、
器官、组织的传递，导致机体功能失调。

3.4.
影响内分泌系统与其他系统的调控作用

内分泌系统与免疫、神经、 生殖等各个系统相互影响、互相制约，内分泌系
统的紊乱使其他系统受到伤害，从而引发致癌性、免疫毒 性、神经毒性等。

3.5.
协同作用

内分泌干扰物的种类繁多，
存在各化学物质的协同作用，
联合作用的强度远
远高于单独作用的强度，
且它 们之间的协同作用因组合的不同而不同，
致毒机理
十分复杂。

4
环境中内分泌干扰物的类别及其环境行为

4.1
环境中内分泌干扰物的类别

根据内分泌干扰物的定义，
其界定并不是依据物 质的化学结构或性质，
而是
根据其生物学效应。因此，多种（类）结构性质迥异的化学物质都被 归入了内分
泌干扰物的范围之中。以世界野生动物基金会（
World Wildlife F und
，
WWF
）的
研究结果为例，约有
70
种（类）物质 被认为是可能干扰内分泌的化学物质，包
括农药（除草剂、杀虫剂）
、杀菌剂、表面活性剂、塑 料增塑剂等。

WWF
提出的物质外，重金属铅、镉、汞等亦被认为是疑似环境内分泌 干扰
物。
此外本身作为激素的一类物质也被列入环境内分泌干扰物，
例如天然雌激素< br>
6