书城科普环境中有害物质知多少
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第21章 环境激素污染(1)

什么是环境激素

所谓环境激素,是指能干扰动物与人体正常内分泌机能的外源性物质。环境激素包括植物天然激素和人工合成的化合物。由于环境激素污染范围广、影响大、时效长,直接威胁人类的自下而上,因此,环境激素成了21世纪的全球主要环境问题之一。

环境激素是存在于环境中的类激素物质,它们与存在于人体内的激素具有相近的分子结构,进入人体后,就会与相关受体结合,引起相应的生物学反应,使组织和器官发生不同程度的病变。这些激素主要有性激素、生长激素、甲状腺激素、红细胞生成素、肾上腺皮质激素等。动物体内的激素由内分泌腺体产生,通过血液循环到达靶组织发生作用,对代谢和生长发育等生命活动有重要影响,作用迅速而显着。同化激素能增强体内物质沉积和改善生产性能,对畜牧生产者有极大的吸引力,可产生显着的经济效益。另外,一些化妆品及食品中对同化激素的使用,也是造成环境污染的一个重要原因。

就目前所认知的环境激素污染物中,对人体危害较为严重的主要有甾类同化激素(包括雌酮、雌二醇、睾酮、皮质酮等物质)及β2-受体激动剂(苯乙胺类)。这些存在于环境介质中的激素量虽然很小,但大多具有生物富集作用,容易通过食物链在人体中富集,对人类及其他生物产生极其严重的危害。

长期摄入同化激素会导致机体代谢紊乱、发育异常,且多数激素类物质具有潜在的致癌作用。目前,同化激素对环境的污染已引起了社会各界的普遍关注。欧盟从1988年起,禁止所有同化激素用于动物的促生长目的,并制定了严格的监测措施。我国从20世纪90年代起,也陆续开始对用于促生长目的的同化激素禁止使用,并已开展了相关的监测工作。但是,在利益驱动下,在世界范围内,同化激素仍在被滥用。

激素类污染物对健康和环境的危害多具有隐蔽性,易造成实质性危害而难以逆转。同其他环境致病因素相似,激素污染对公众危害的证据多是间接性的,或是由实验动物获得的。

环境激素有哪些种类

现已证明的环境激素约有一百多种,并且人们还在陆续发现新的环境激素。从来源的不同,可将环境激素分为人工合成激素及天然环境激素两大类;按功能效应来划分,有雌性激素类和雄性激素类两大类。现在已知的环境激素大多数是属于雌性激素类物质,另外还发现一些有抗雄性激素作用的物质。除作为医药品或其他有意加以制造的外,现在已发现其他具有雄性激素作用的化学物质(如三丁基锡)可以引起雌性雄化。除了对性激素及其功能产生干扰影响的环境激素(拟性激素)外,还有许多化学物质可以对其他内分泌系统(如甲状腺、胰腺、腺垂体、肾上腺、松果体、下丘脑等)产生干扰影响。这些化学物质也应该属于环境激素的范畴。特别是甲状腺、腺垂体、下丘脑等内分泌器官,对于整个机体的生理生化代谢功能以及生长发育具有全局性的作用,当它们受到各种不同的环境激素干扰时,可出现多样化的对功能和表达的影响。

1.天然环境激素。

凡影响或干扰内分泌的天然生理活性物质都可认为是天然环境激素。一般说来,只有对内分泌干扰产生明显的影响者习惯上才称为环境激素。当然这涉及该天然化合物的干扰特性与剂量以及作用的时机。①属于雌体动物内的雌性激素。如雌二醇、雌酮、雌三醇、黄体酮等。②植物性环境激素。现已从16科植物中的至少300多种植物中分离出数十种雌性激素,这些植物涉及粮食(大豆、小麦、水稻)、蔬菜(胡萝卜、马铃薯、蚕豆)、水果(枣、石榴、樱桃、苹果)、饮料(咖啡)、调料和中药。现在报道较多的植物雌激素是木聚糖和香豆素及黄酮类,其中木聚糖是肠道细菌对粮食、植物纤维、亚麻种子和许多水果蔬菜的分解产物;香豆素和黄酮较广泛地存在于大豆等豆科作物中。植物雌激素含量最高的是大豆。大豆中的雌激素除异黄酮外,还有较高的黄酮。植物性雌激素中的代表性天然活性物质是黄酮、黄豆苷、染料木黄酮、大豆球蛋白素、香豆素、丁羟基苯甲醇、香豆素醇等。③微生物类雌性激素。这类激素也为数不少,其中玉米赤霉烯酮是最具代表性的拟激素。

2.人工合成的化学物质(合成激素)

(1)合成雌性激素:这类物质有己烯雌酚、乙炔基雌二醇、己炔雌酚、雌二醇、苯甲酸酯纤维等。其中乙炔基雌二醇被用作口服避孕药。

(2)大量生产和使用的工业化学物质:①有机卤化物。这类物质有多氯二苯并二恶英及呋喃、多氯联苯、多氯联三苯、多溴联苯、五氯酚、六氯化苯、八氯乙烯、三氯杀螨、狄氏剂、滴滴涕及其衍生物、全氟辛酸铵。②杀虫剂、除草剂等农药及其代谢物。这类农用化学物质中有很大一部分是各种有机卤化物,还有一些是其他有机合成物。这类物质有滴滴涕、六六六、氯丹、七氯、艾氏剂、狄氏剂、氯酯、灭多虫、毒杀芬、氨三唑、草不绿、涕灭威、莠去津、苯来特、二溴氯苯烷、开乐散、三丁基锡、开蓬、除草醚、氧化氯丹、苄氯菊酯、氟乐灵、代森锌、高美锌、代森锰锌、赛克津、代森锰、灭蚁灵、杀螟松、氨基伞花烃、九氯(反式)、丁基锡、合成除虫菊酯内烯除螨(反式)、β-六氯环己烷、九氯(顺式)、2,4,5-三氯苯氧基乙酸、己基对硫磷、氰氯苯醚菊酯、胺甲萘、硫丹、利谷隆、乙烯菌核利、菊酯、易朴丁、邻磺苯甲酮、环氧化物。③邻苯二甲酸酯。它们常被用作增塑剂,主要有邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二乙基己基酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二己酯。

(3)烷基苯酚:它们常被用作塑料黏合剂,也被用作表面活性剂。聚氧乙烯烷基苯基醚被微生物分解的产物可生成壬基苯酚,具有较强的拟雌性激素效应。

(4)聚碳酸酯和环氧聚酯之原料双酚A:它是较强的拟雌性激素。

(5)其他类型的环境激素:这类物质有二对丙烯基丙酚、3,9-二羟蒽、硫酸乙胺双甲酯、苯乙烯二聚体及三聚体、苯并芘、双酚A、双酚P、戊基壬基苯等。

(6)尚待确定的可能具有激素作用的合成化学物质:如2,4-二双氯苯酚、草净津、二乙基乙二酸酯、二苯甲酮、4-硝基甲苯。

3.无机物类的环境激素

汞、镉、铅、砷等许多化学元素都可能是内分泌系统的毒物,是天然的无机性环境激素。以砷为例,如长期暴露在低剂量砷下,可阻断肾上腺皮质激素受体对正常激素信号刺激的反应。砷对肾上腺皮质激素受体诱导的基因表达的影响有高度特异性。砷也可能对其他类固醇激素的受体会有影响。此外,长期接触砷时会引起氧化应激反应,诱导自由基生成(半衰期以纳秒计)并使脂类氧化形成过氧化脂质,破坏细胞中的脱氧核糖核酸,干扰内分泌系统的正常表达,在致癌和衰老过程中起重要作用。氧化应激反应的重要标志是全血中非蛋白质巯基水平的降低。95%的非蛋白质巯基是抗氧化剂谷胱甘肽,它可清除自由基,或在自由基损害脱氧核糖核酸、核糖核酸、激素及其受体之前产生酶和化学变化以捕获和消除自由基。砷导致非蛋白质巯基耗竭,可能激化氧化应激作用,引起脂类过氧化物大量增加,破坏细胞的正常功能。砷进入机体后还可能甲基化:通过酶的代谢反应与甲基因结合转化成单甲基砷,然后再转化为双甲基砷。由于个体差异和基因的多态性,从而有酶的多态性与代谢多态性。甲基化方式可能因人而异,存在个体差别。过去认为甲基化降低砷的毒性,现在却认为甲基化形态的砷可能比无机砷具有更大的毒性,其在内分泌干扰、基因损伤、致癌等方面可能更具有侵袭性和侵蚀性。

环境激素对人体内分泌有何干扰

不同种类化合物对不同种类的生物所产生的内分泌干扰影响是不一样的,并有一定的个体差异。环境激素的干扰影响,一般可归纳为四点:

①化学合成物对胚胎、胎体和新生幼体的影响,与其对成体的影响可能是完全不同的,发育和成长中的胚胎与幼体非常脆弱,对环境激素高度敏感;②化学合成物产生的内分泌干扰效应,常常出现在下一代身上,而不一定是表现在直接受污染的当代动物身上;③对于正处发育期阶段的生物体而言,化学合成物的作用时机是决定性的,它决定着生物体的特性和未来的发展潜能;④虽然受到化学合成物的关键性污染发生在胚胎发育期,但明显的效应可能要到成年以后才会表现出来。

环境激素的内分泌干扰效应往往表现出时机性、滞后性、后代性、胚胎性、发育性,并集中表现为性发育异常,有很大的不确定性。环境激素的干扰作用都涉及性激素问题,不论是雄性激素还是雌性激素,也无论是外源性激素还是内源性激素,都可能涉及神经系统,甚至影响或改变脑结构的发育。环境激素对免疫系统往往也可能有损害作用,危及健康安全。

在动物和人类的发育过程中,环境激素对任何内分泌系统的干扰,都可引起生理代谢的紊乱,进水平稍有极微小的变化,发育过程就会受到决定性影响。而与性别相关联的性状,一旦形成就无法逆转。

环境中的雄性激素污染从何而来

雄性激素及其同化激素多呈白色或乳白色结晶粉末。雄性激素及其类似物种类较多,主要有去氢睾酮、氯司替勃(氯睾酮)、美雄酮(去氢甲睾酮)、氟羟甲睾酮、美睾酮、甲基睾酮、苯丙酸诺龙、19-去甲睾酮、乙炔诺酮、羟甲烯龙(康复龙)、吡唑甲基睾酮、去甲雄三烯醇酮、睾酮、表睾酮、丙酸睾酮等。

环境中的雄性激素及其类似物主要来自合成人工激素的工厂排放的“三废”污染。在畜牧生产中使用一些雄性激素及其类似物作为促生长添加剂或品质改良剂,这些激素及类似物通过扬尘或饮水直接散播于环境中;另外,也可通过动物的尿液及粪便排出,污染土壤及水源,也是造成环境污染的重要原因。在渔业生产中用于促生长目的的激素,被投放到水体中,是造成环境污染的另一个重要来源。这些激素多数能在动物机体内残留,造成食品污染,危害人体健康。天然雄性激素主要是雄性动物的性腺分泌,在未经阉割的雄性动物机体中多有存在,屠宰这类动物作肉品,也可产生对人体的危害。

环境中的雄性激素及同化激素进入人体和动物体后,对其生殖功能产生严重的影响,甚至可能造成某些物种的绝种。它们能通过食物链进行富集,在人体首先引起内分泌失调,危害生殖系统,易出现生殖器病变。男性表现为睾丸萎缩、胸部扩大、早秃、肝肾功能障碍或肝脏肿瘤。也可引起女性的不孕、早产、流产、月经不调或女性男性化(肌肉增生、毛发增多)等现象。目前,在局部地区已开始出现生存危机现象,如发达国家约有20%的家庭没有子女,而睾丸癌的患者明显增加。环境中的激素污染对人类以外的其他动物影响更为显着,如鱼、鸟和哺乳动物的大量死亡,雌雄异变,生育和发育紊乱,免疫力下降等现象,可能均与此有关。

环境中的雌性激素污染从何而来

雌性激素呈白色或乳白色结晶粉末。雌性激素主要包括雌激素和孕激素两类。雌激素及其同化激素主要包括雌二醇、雌三醇、炔雌醇、雌酮和苯甲酸雌二醇等。孕激素及其同化激素主要包括醋酸氯地孕酮、醋酸去乙酰去氢氯地孕酮(地马孕酮)、醋酸羟孕酮、己酸羟孕酮、醋酸甲羟孕酮、炔诺酮、18-甲基炔诺酮(甲炔诺酮)、丙缩二羟孕酮和孕酮等。

环境中的雌性激素及其同化激素主要来自相关工厂排放的“三废”污染。孕妇、孕畜的排泄物中也含有较多的雌性激素;随意丢弃的动物胎衣、羊水及尿囊液中也含有大量雌性激素;一些化妆品、食品、饲料中也可能含有雌性激素,这些物质被清洗后随污水或直接随扬尘散播于空气中,也是造成环境污染的一个重要原因。在渔业生产中,用于促生长目的的雌性激素及同化激素被投放到水体中,是造成环境污染的另一个重要来源。天然的雌性激素主要由雌性动物性腺及胎盘分泌,屠宰未经阉割的成年雌性动物及孕畜作肉品,其中的雌性激素可产生对人体的危害。

由于雌性激素和雄性激素是相互对抗、相互协调的两类激素,是动物繁衍后代过程中不可缺少的两类激素,因此,雌性激素造成的环境污染,同样可能造成某些物种的绝种。通过食物链产生的富集作用,可引起人体的内分泌失调,使男性精子数量下降或出现女性化、性早熟、抑制骨骼发育等。对女性可引起性早熟、生殖器官畸形和癌变,这一效应在其女性后代中表现更显着。另外,这些激素透过胎盘,可引起用药者子宫内膜及女性后代的阴道、宫颈癌变和男性后代的精子发育不良、生殖器畸形。