多氯聯(lián)苯羥基化代謝物及其雌激素效應(yīng)研究進(jìn)展

黃苑，蘇曉鷗，王瑞國，張維

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081

多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)是一類重要的持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants, POPs)，具有持久性、半揮發(fā)性、生物蓄積性和潛在的內(nèi)分泌干擾毒性等特征[1]。雖然PCBs已經(jīng)停產(chǎn)，但其在過去長達(dá)50多年的大量生產(chǎn)、使用和排放以及環(huán)境蓄積庫中的再釋放，使得直到今天仍然廣泛存在于大氣、飄塵、水體和土壤等環(huán)境介質(zhì)中，甚至在某些水生動(dòng)物、陸生動(dòng)物及人體脂肪組織、母乳、血清中被檢出[2-7]。WHO報(bào)道了21世紀(jì)以來世界范圍內(nèi)多種POPs如PCBs、滴滴涕(dichloro-diphenyl-trichloroethane, DDT)等在人類母乳中的暴露水平，雖然總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后發(fā)現(xiàn)母乳中POPs含量仍然高于毒理學(xué)安全劑量[3]。PCBs在生物體內(nèi)可通過多種形式發(fā)揮毒性作用，母體化合物PCBs除了在多數(shù)情況下通過低劑量長期暴露導(dǎo)致一系列亞急性和慢性疾病外，在細(xì)胞色素氧化酶作用下代謝形成的羥基多氯聯(lián)苯(hydroxylated polychlorinated biphenyls, OH-PCBs)、甲磺基多氯聯(lián)苯(methylsulfonyl polychlorinated biphenyls，MeSO2-PCBs)和多氯聯(lián)苯醌類代謝物能造成比母體本身更強(qiáng)的毒性作用。OH-PCBs作為PCBs最主要的活性代謝產(chǎn)物，已經(jīng)有體內(nèi)外試驗(yàn)證明羥基化代謝物能通過干擾機(jī)體正常激素如雌激素、雄激素和甲狀腺素等的水平或功能從而產(chǎn)生不同程度的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的信息傳遞及調(diào)節(jié)功能，對(duì)動(dòng)物及人類的發(fā)育、生殖、行為等功能產(chǎn)生不良影響，甚至與人類某些激素依賴性腫瘤疾病如乳腺癌、前列腺癌等的發(fā)生有關(guān)[8-9]。近十幾年來，PCBs作為一類典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，不僅其自身對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和動(dòng)物及人體健康的影響受到廣泛關(guān)注，PCBs的羥基化代謝產(chǎn)物對(duì)人類和動(dòng)物機(jī)體的潛在影響以及由此帶來的新的毒理學(xué)問題使其成為內(nèi)分泌干擾領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要介紹了OH-PCBs的來源和生物體暴露水平并闡述其雌激素干擾效應(yīng)及相關(guān)作用機(jī)制，以拓寬多氯聯(lián)苯及其羥基化代謝物雌激素干擾效應(yīng)的研究思路。

1 OH-PCBs的來源

OH-PCBs是PCBs最主要的活性代謝產(chǎn)物。PCBs是以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用下，高溫氯化合成的氯代聯(lián)苯同系物。根據(jù)氯原子在聯(lián)苯上取代數(shù)目和取代位置的不同，共分為209種同系物。PCBs能在環(huán)境中蓄積殘留，通過食物鏈進(jìn)入生物體后，仍然可以緩慢轉(zhuǎn)化成其他的代謝產(chǎn)物。在不同生物體內(nèi)，野外采集樣品和室內(nèi)代謝實(shí)驗(yàn)中均檢測(cè)到PCBs的代謝物OH-PCBs和MeSO2-PCBs。

OH-PCBs的形成主要依賴于細(xì)胞色素P450(CYP450)酶系統(tǒng)，經(jīng)PCB芳環(huán)上間、對(duì)位的氧化作用，包括直接加羥基或者氯原子的NIH轉(zhuǎn)換(芳環(huán)在羥基化的過程中分子內(nèi)氫原子位置的轉(zhuǎn)換)形成[10]。PCBs的代謝速率和程度取決于不同異構(gòu)體氯取代的數(shù)量和位置。通常情況下，氯原子取代數(shù)目多于6個(gè)或者是對(duì)位氯取代的PCBs單體較難羥基化，顯示出較長的半衰期，而低氯取代的PCBs或間、對(duì)位非氯取代的PCBs單體則代謝更快并易于形成羥基化產(chǎn)物[11]。具有4-OH-3、5-CI2分子結(jié)構(gòu)的OH-PCBs異構(gòu)體能夠與血漿中的蛋白質(zhì)可逆性結(jié)合，因而在血液中長期存在[12]；另外一些OH-PCBs還能夠與葡糖醛酸或者硫酸鹽結(jié)合以持留于血液[10]。MeSO2-PCBs由PCBs在生物體內(nèi)經(jīng)肝微粒體P450酶氧化并經(jīng)硫醚氨酸(MAP)途徑產(chǎn)生，在生物體內(nèi)可以代謝形成2-、3-或者4-甲磺基PCBs，主要以甲磺基對(duì)位取代PCBs為主，且傾向于分布在肝臟和肺臟等器官中[13]。PCBs在生物體內(nèi)除代謝成OH-PCBs和甲磺基PCBs外，一些低氯PCBs和OH-PCBs還能經(jīng)肝微粒體作用形成兒茶酚類和苯醌類代謝物，通過氧化應(yīng)激作用產(chǎn)生肝臟細(xì)胞毒性[12]。低氯取代的PCBs單體初始羥基化后，將硫酸化代謝形成PCB硫酸鹽，其單體暴露大鼠后，在其血液和尿液中除有單羥基和雙羥基代謝產(chǎn)物外，也檢測(cè)到硫酸鹽代謝物[14-15]。

PCBs的209種異構(gòu)體包含約837種構(gòu)型的OH-PCBs，其中約40種可在人體和動(dòng)物血液中檢測(cè)到[12]。人類和動(dòng)物血液中常見OH-PCBs及其母體化合物如表1所示。

2 OH-PCBs的環(huán)境水平

1975年，在波羅的海海豹和海鳥的排泄物中首次檢測(cè)出OH-PCBs[24]。隨后，Bergman等[10]在人類血漿中首次檢出OH-PCBs，并發(fā)現(xiàn)此類化合物能持留于血液而不發(fā)生進(jìn)一步結(jié)合轉(zhuǎn)化和排泄。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，OH-PCBs在水、沉積物、動(dòng)物及人體組織等環(huán)境介質(zhì)廣泛分布[25]。其中，4-OH-CB187、4-OH-CB107、4-OH-CB146等是動(dòng)物及人體組織或血液中OH-PCBs含量的主要貢獻(xiàn)者。

2.1 動(dòng)物機(jī)體OH-PCBs暴露

很多研究顯示，在海洋和陸地哺乳動(dòng)物、魚類、鳥類血液中可檢出OH-PCBs，但由于不同種屬動(dòng)物代謝能力不同，導(dǎo)致其檢出水平及特征存在一定程度的差異，不同動(dòng)物組織中羥基OH-PCBs的暴露水平如表2所示。Gebbink等[26]報(bào)道，東格陵蘭島北極熊體內(nèi)OH-PCBs在血液中含量最高，分別是其肝臟組織、脂肪組織和腦組織中含量的3倍、17倍和57倍，推測(cè)OH-PCBs在體內(nèi)的分布趨勢(shì)是血液>肝臟>脂肪>腦，且血液中OH-PCBs總含量顯著高于PCBs總含量26倍，同時(shí)說明OH-PCBs易與蛋白質(zhì)結(jié)合而非脂質(zhì)。Gustavson等[27]也發(fā)現(xiàn)雌性北極熊血液中OH-PCBs總暴露水平高于PCBs。一方面可能是由于北極熊處于北極圈海洋食物鏈的頂端，經(jīng)生物放大作用導(dǎo)致PCBs在機(jī)體內(nèi)高水平殘留，同時(shí)北極熊具有較強(qiáng)的生物轉(zhuǎn)化能力使得PCBs被代謝形成大量的OH-PCBs，已經(jīng)有報(bào)道表明暴露于較高環(huán)境污染物水平的生物機(jī)體有更強(qiáng)的生物轉(zhuǎn)化能力，可以誘導(dǎo)異型生物質(zhì)代謝酶如CYPs等表達(dá)[20]。雖然一些OH-PCBs能被機(jī)體排出體外，但是具有對(duì)位或間位羥基取代且有鄰氯取代的OH-PCBs更易與蛋白質(zhì)結(jié)合而滯留在血液中[26]。另一方面，海洋哺乳動(dòng)物不僅可以通過代謝蓄積OH-PCBs，也能直接經(jīng)食物鏈累積OH-PCBs[21]。因此，OH-PCBs的暴露除了通過生物體自身PCBs的代謝途徑之外，還能直接通過食物鏈富集。有研究發(fā)現(xiàn)，陸生哺乳動(dòng)物體內(nèi)OH-PCBs總量與PCBs總量呈顯著正相關(guān)[28]，但是在其他一些動(dòng)物體內(nèi)則沒有這種相關(guān)性，可能表明在OH-PCBs暴露過程中生物累積效應(yīng)比PCBs的代謝發(fā)揮了更突出的作用。由此可見，不同動(dòng)物品種及其所處生活環(huán)境會(huì)影響動(dòng)物機(jī)體內(nèi)OH-PCBs的暴露水平和特征。

PCBs及其代謝物暴露情況的研究早期主要集中在水生和極地動(dòng)物，有關(guān)畜禽類動(dòng)物OH-PCBs暴露水平的研究較少。然而，飲食作為人類暴露PCBs及其代謝產(chǎn)物的主要途徑，家畜家禽類動(dòng)物作為人類主要的動(dòng)物性食品提供者，其暴露水平也逐漸引發(fā)人們的關(guān)注。Mizukawa等[18]研究發(fā)現(xiàn)垃圾排放點(diǎn)附近仔豬體內(nèi)OH-PCBs的含量最高，其次是母豬和公豬；PCBs在公豬體內(nèi)的總含量高達(dá)3.1 ng·g-1，而仔豬和母豬分別只有0.140 ng·g-1和0.017 ng·g-1，由此推測(cè)母豬比公豬對(duì)PCBs具有更強(qiáng)的代謝能力或更易富集OH-PCBs，且可能通過哺乳或者胎盤途徑將PCBs或OH-PCBs傳遞到仔豬體內(nèi)。

2.2 人體OH-PCBs暴露

不同性別、國家或地區(qū)的人群體內(nèi)OH-PCBs的含量和品種均存在差異性，一方面可能由于代謝能力存在差異，另一方面也源自不同環(huán)境中PCBs暴露水平和同系物的不同。OH-PCBs在血清或血漿中檢出濃度水平介于0～11.6 ng·g-1w/w，大約占據(jù)PCBs含量的10%～45%。不同國家或地區(qū)人體血液中OH-PCBs的含量如表3所示。OH-PCBs在人體的殘留水平總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。盡管OH-PCBs主要由PCBs生物轉(zhuǎn)化形成，依賴于個(gè)體代謝水平差異，但魚類攝食和自然環(huán)境等外部因素也對(duì)身體OH-PCBs負(fù)荷產(chǎn)生了重要影響。Rylander等[31]證實(shí)，除PCBs代謝途徑以外，OH-PCBs通過海洋食物鏈的富集作用是其生物累積的另一個(gè)重要來源。OH-PCBs水平與相應(yīng)地區(qū)人口通過攝入魚和海洋哺乳動(dòng)物造成的PCBs高暴露水平一致。Eguchi等[32]發(fā)現(xiàn)沿海地區(qū)居民OH-PCBs濃度(中值為0.059 ng·g-1w/w)與電子垃圾拆解地非素食主義工人(中值為0.056 ng·g-1w/w)并無顯著差異，但是與素食主義工人(中值為0.031 ng·g-1w/w)差異顯著；日本臨海的鹿島市乳腺癌患者血清中OH-PCBs含量與日本油癥患者體內(nèi)水平相當(dāng)[33-34]，以上文獻(xiàn)報(bào)道均充分證明了個(gè)體飲食習(xí)慣對(duì)血液中OH-PCBs水平的影響。此外，通過攝入房屋粉塵或電子廢品產(chǎn)生的污染物也會(huì)增加機(jī)體對(duì)OH-PCBs的富集程度，在我國東部地區(qū)電子垃圾拆解工人體內(nèi)具有較高的暴露水平[4]。

表1 人類和動(dòng)物血液中常見的OH-PCBs及其母體化合物Table 1 Several common OH-PCBs in human or animals blood and their suggested parent compound

表2 不同動(dòng)物組織中OH-PCBs的含量Table 2 Concentrations of hydroxylated PCBs in different animals’ tissue

注： w/w表示濕重。

Note： w/w means the ratio of wet weight.

表3 不同國家或地區(qū)人體血液中OH-PCBs的含量Table 3 Concentrations of hydroxylated PCBs in people’ blood from different countries or regions

注： f/w表示鮮重，l/w表示脂重。

Note： f/w means fresh weight; l/w means lipid weight.

3 OH-PCBs的雌激素干擾效應(yīng)及機(jī)制

有研究表明PCBs對(duì)動(dòng)物和人體健康的負(fù)面影響是其代謝產(chǎn)物而非PCBs本身所致，PCBs的羥基代謝產(chǎn)物可能比母體化合物毒性更高。Al-Anati等[39]發(fā)現(xiàn)，PCB180對(duì)大鼠肝臟的DNA損傷作用是其代謝產(chǎn)物3’-OH-CB180導(dǎo)致，大量研究表明OH-PCBs能干擾動(dòng)物如北極熊、鱷魚等以及人體甚至嬰兒體內(nèi)甲狀腺激素水平，這與OH-PCBs的化學(xué)結(jié)構(gòu)與甲狀腺激素相似有關(guān)，能與甲狀腺激素競(jìng)爭結(jié)合甲狀腺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(TTR，哺乳動(dòng)物中3種主要甲狀腺激素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白之一)從而干擾甲狀腺素的轉(zhuǎn)運(yùn)并誘導(dǎo)微粒體酶活性[40-43]。某些4-OH-PCBs如4’-OH-CB35、4-OH-CB39能刺激小腦顆粒細(xì)胞形成大量的活性氧(ROS)，4-OH-CB36顯著誘導(dǎo)該細(xì)胞死亡和凋亡[44]。因此，多氯聯(lián)苯的羥基化代謝不一定具有解毒作用，羥基多氯聯(lián)苯可能有助于多氯聯(lián)苯發(fā)揮神經(jīng)毒性。OH-PCBs不僅具有遺傳毒性、甲狀腺素干擾效應(yīng)和神經(jīng)毒性等作用，也具有一定程度的雌激素干擾效應(yīng)。

3.1 OH-PCBs的雌激素干擾效應(yīng)

內(nèi)分泌干擾物(endocrine disruptors, EDs)能通過干擾機(jī)體正常激素如雌激素、雄激素和甲狀腺素等的水平或功能來產(chǎn)生不同程度的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，對(duì)動(dòng)物及人類的發(fā)育、生殖等功能產(chǎn)生不良影響，甚至與人類某些激素依賴性腫瘤疾病如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等的發(fā)生有關(guān)[45]。雌激素(estrogen)是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)相似、分子中含18個(gè)碳原子的類固醇激素，包括雌二醇(17β-estrodiol, E2)、雌酮(estrone, E1)和雌三醇(estriol, E3)等，其中E2的生物活性最強(qiáng)。已經(jīng)有報(bào)道證明PCBs能夠干擾動(dòng)物體內(nèi)雌激素的水平和功能，3 μg·mL-1的PCB118能夠顯著促進(jìn)體外豬卵巢卵泡內(nèi)膜細(xì)胞和顆粒細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)分泌雌激素[46]；在妊娠和哺乳期低劑量暴露PCB153會(huì)影響山羊后代的激素產(chǎn)生和青春期發(fā)育[47]。有限的體外研究包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)OH-PCB也能影響雌激素的生成和功能，從而產(chǎn)生類(抗)雌激素效應(yīng)。

早在20世紀(jì)90年代，Connor等[48]就報(bào)道了高分子量4-OH-PCBs的結(jié)構(gòu)與類(抗)雌激素效應(yīng)的關(guān)系，未成熟大小鼠子宮增重、HeLa細(xì)胞雌激素受體依賴性熒光素酶報(bào)告基因表達(dá)和MCF-7細(xì)胞增殖等體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)四氯或五氯的OH-PCBs在與E2共處理時(shí)會(huì)表現(xiàn)出抗雌激素的活性。Moore等[49]也證明4-OH-PCB146、4-OH-PCB107、3-OH-CB180和4-OH-PCB187等高氯取代的OH-PCBs與E2共處理熒光素酶報(bào)告基因轉(zhuǎn)染的HeLa細(xì)胞后呈現(xiàn)出抗雌激素活性。一些OH-PCBs的抗雌激素活性依賴于細(xì)胞毒性濃度，Machala等[50]就發(fā)現(xiàn)，4-OH-PCB107在較低濃度下具有弱雌激素作用，并增加了E2反應(yīng)，僅在接近細(xì)胞毒性濃度的劑量下處理時(shí)才降低雌激素受體與雌二醇的反應(yīng)。然而，4-OH-PCB187和4-OH-PCB146等能在低于細(xì)胞毒性濃度時(shí)就顯示出抗雌激素活性，并且高氯取代的OH-PCBs相較于低氯取代具有更長的持留性，因此不能忽視其在低劑量暴露下對(duì)機(jī)體內(nèi)分泌系統(tǒng)的累積毒性。

PCB3及其羥基化代謝產(chǎn)物4’-OH-PCB3和3,4-diOH-PCB3在暴露濃度為0.06 ng·mL-1時(shí)均能促進(jìn)體外共培養(yǎng)豬卵巢卵泡內(nèi)膜細(xì)胞和顆粒細(xì)胞分泌E2，且4’-OH-PCB3和3,4-diOH-PCB3增加E2分泌的效力要高于PCB3[51]。羥基是影響OH-PCBs結(jié)合雌激素受體最重要的特征，其中4-羥基對(duì)雌激素活性貢獻(xiàn)尤為突出，當(dāng)間位上有氯原子取代時(shí)，其雌激素活性更高[52]。因此，PCBs的代謝可能并不具有解毒作用，一些羥基代謝產(chǎn)物比其母體化合物具有更強(qiáng)的內(nèi)分泌干擾作用。

3.2 OH-PCBs的雌激素干擾效應(yīng)機(jī)制

3.2.1 干擾E2合成

干擾類固醇激素生物合成是內(nèi)分泌干擾物發(fā)揮作用的機(jī)制之一。雌激素的生物合成依賴于“雙重細(xì)胞學(xué)說”，即卵泡的內(nèi)膜細(xì)胞在促黃體生成素(LH)作用下以膽固醇為原料合成雄烯二酮，通過擴(kuò)散到顆粒細(xì)胞內(nèi)，在促卵泡激素(FSH)作用下顆粒細(xì)胞內(nèi)的芳香化酶作用增強(qiáng)，使雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素，卵泡中性激素的合成過程見圖1[53]。卵巢顆粒細(xì)胞和內(nèi)膜細(xì)胞可表達(dá)雌激素合成所需的各種酶如類固醇合成急性調(diào)節(jié)蛋白(StAR)、碳鏈裂解酶(P450scc)、3β-羥基甾體脫氫酶(3β-HSD)、17α-羥化酶(CYP17)、芳香化酶(CYP19)和17β-羥基甾體脫氫酶(17β-HSD)。一些PCBs和OH-PCBs能通過干擾這些酶或其基因的表達(dá)以及相關(guān)調(diào)控因子來影響雌激素的合成。4-OH-CB107(0.07 nmol·L-1)暴露鮭魚原代肝細(xì)胞能顯著抑制StAR和P450scc mRNA基因的表達(dá)，在暴露濃度為0.07和0.7 nmol·L-1時(shí)均能促進(jìn)卵黃蛋白原(vitellogenin, Vtg)mRNA基因的表達(dá)，而在70 nmol·L-1時(shí)卻顯著抑制[54]，可能表明OH-PCBs產(chǎn)生類(抗)雌激素效應(yīng)與暴露劑量有關(guān)，且不受單一機(jī)制的影響。StAR在脊椎動(dòng)物尤其是哺乳動(dòng)物和魚類的神經(jīng)系統(tǒng)、腎上腺皮質(zhì)和性腺細(xì)胞中大量表達(dá)，在類固醇激素合成過程中能促進(jìn)膽固醇從線粒體外膜轉(zhuǎn)到內(nèi)膜，以起始類固醇激素的合成，同時(shí)也是限速步驟之一[55]。Gustavson等[27]研究發(fā)現(xiàn)，4’-OH-CB172、4-OH-CB146、3’-OH-CB138和4-OH-CB187等OH-PCBs能顯著降低雌性北極熊體內(nèi)孕烯醇酮和雄烯二酮等類固醇激素的機(jī)體循環(huán)水平。其中，4-OH-CB146暴露后孕酮含量增加而雄烯二酮含量降低，推測(cè)OH-PCBs可能通過干擾CYP17的催化活性來影響雌激素的生成。此外，其他一些羥基化代謝物如OH-PBDE和羥基化黃酮類等也被證明能抑制腎上腺皮質(zhì)腺癌細(xì)胞系中CYP17的催化活性[56]，表明羥基參與了有毒物質(zhì)對(duì)CYP17的抑制作用[57]。Ptak等[58]研究發(fā)現(xiàn)，4’-OH-CB3暴露能抑制孕酮分泌而促進(jìn)雌激素分泌，該作用能被非甾體芳香酶抑制劑CGS16949A削弱，證明4’-OH-CB3引起雌二醇分泌增多與芳香酶活性增強(qiáng)有關(guān)。

圖1 卵泡中性激素的合成過程[45]Fig. 1 Hormone synthesis process in ovarian follicle[45]

此外，還有研究表明，4-hydroxy-2’,4’,6’-trichlorobiphenyl(4OH3CB)和4-hydroxy-2,2’,4’,6’-tetrachlorobiphenyl(4OH4CB)能促進(jìn)牛卵巢顆粒細(xì)胞分泌孕激素，并增加直徑大于1 cm卵泡分泌催產(chǎn)素，類固醇生成因子-1受體(SF-1)基本參與了4-OH-PCBs干擾牛卵巢細(xì)胞分泌功能的過程[59]。SF-1是一種孤兒核受體，廣泛分布于各種生物不同發(fā)育時(shí)期的性腺和腎上腺，在內(nèi)分泌腺體的發(fā)育和類固醇激素的生成過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。類固醇合成酶類如細(xì)胞色素P450類固醇羥化酶、3β-固醇羥類固醇脫氫酶和芳香化酶等以及參與膽固醇運(yùn)輸?shù)牡鞍兹珙惞檀己铣杉毙哉{(diào)節(jié)蛋白等基因的表達(dá)受到SF-1的調(diào)控[60]。該因子可能在OH-PCBs干擾機(jī)體雌激素分泌的過程中發(fā)揮一定的作用。

E2在合成過程中還會(huì)受到下丘腦-垂體-性腺(HPG)軸調(diào)控，下丘腦釋放的促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone, GnRH)激發(fā)腦垂體分泌促性腺激素(gonadotropin, GTH)，包括促卵泡激素(FSH)和促黃體生成素(LH)2種形式。GTH對(duì)性腺中性激素的合成和分泌起調(diào)節(jié)作用。Yong等[61]研究發(fā)現(xiàn)FSH能夠顯著提高芳香化酶P450A mRNA的表達(dá)水平和E2水平，而LH能夠誘導(dǎo)碳鏈裂解酶P450scc表達(dá)，提高孕激素水平。一些內(nèi)分泌干擾物通過影響GnRH和GTH水平，間接影響機(jī)體E2的合成。已經(jīng)有報(bào)道表明，PCB74、PCB118和PCB153這3種PCBs均能在較低劑量(0.1 μmol·L-1)暴露后1 h促進(jìn)GT1-7細(xì)胞分泌GnRH，隨著暴露濃度增加和時(shí)間延長產(chǎn)生抑制作用[62]。在一項(xiàng)人類OH-PCBs暴露水平檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，4-OH-CB107能夠穿透血腦屏障在大腦中蓄積，其含量與兒童心理發(fā)育指數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，這可能與其引發(fā)的內(nèi)分泌干擾、神經(jīng)遞質(zhì)功能紊亂或者中樞神經(jīng)系統(tǒng)甲狀腺激素水平降低有關(guān)[37]；4-OH-CB107還會(huì)影響男性嬰兒的神經(jīng)發(fā)育功能[63]。說明羥基類代謝物可能通過影響神經(jīng)內(nèi)分泌功能間接干擾生殖系統(tǒng)雌激素的合成。

3.2.2 影響雌激素與受體的結(jié)合

3.2.2.1 影響雌激素與雌激素受體結(jié)合

雌激素受體(estrogen receptor, ER)是核激素受體家族(nuclear hormone receptor, NHR)的一員，包括ERα和Erβ這2種亞型。ERα主要作用于乳腺、子宮、胎盤、骨組織和心血管系統(tǒng)等具有雌激素效應(yīng)的組織，參與保護(hù)生物體內(nèi)骨骼穩(wěn)態(tài)，調(diào)控新陳代謝；而ERβ主要是對(duì)免疫系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響[64]。OH-PCBs與雌激素或類雌激素物質(zhì)具有相似的分子結(jié)構(gòu)，因此能作為激動(dòng)劑或者拮抗劑與ER或其介導(dǎo)的反應(yīng)相互作用，產(chǎn)生類雌激素或抗雌激素效應(yīng)。最早有研究表明對(duì)位羥基取代的OH-PCBs能在小鼠子宮競(jìng)爭結(jié)合ERα，羥基多氯聯(lián)苯-雌激素受體復(fù)合物能夠進(jìn)入細(xì)胞核，與DNA上的雌激素受體響應(yīng)片段結(jié)合，從而表現(xiàn)出雌激素活性[48]。隨后，Takeuchi等[65]研究發(fā)現(xiàn)OH-PCBs如4’-OH-CB50和4’-OH-CB30對(duì)ERβ也具有一定程度的激動(dòng)性，由此可能通過干擾中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能來影響性激素的分泌。

3.2.2.2 影響雌激素與芳香烴受體的作用

共平面PCBs具有通過芳香烴受體(aromatic hydrocarbon receptor, AhR)介導(dǎo)產(chǎn)生毒性作用的機(jī)制。游離態(tài)的AhR存在于細(xì)胞質(zhì)中，與Hsp90/XAP2分子伴侶復(fù)合物結(jié)合。當(dāng)配體激活時(shí)，AhR與分子伴侶復(fù)合物解離后由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，與AhR核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ahRnuclear transportor, ARNT)結(jié)合形成AhR/ARNT異源二聚體復(fù)合物。這種異源二聚體能夠識(shí)別外源性反應(yīng)元件XRE，募集一系列轉(zhuǎn)錄因子，使得一系列涉及新陳代謝的基因以及很多內(nèi)生物質(zhì)的基因表達(dá)上升，誘導(dǎo)例如細(xì)胞色素酶CYP1A1、CYP1B1等目的基因的轉(zhuǎn)錄[66]。目前，已經(jīng)有研究表明，PCBs的單羥基化能增強(qiáng)其對(duì)AhR的轉(zhuǎn)錄活性，是有效的AhR激動(dòng)劑。其中，2’-OH-CB39和3’-OH-CB37的AhR活性比其母體化合物高10倍左右[67]。

3.2.3 干擾雌激素代謝

PCBs尤其是共平面類PCBs能夠通過與AhR結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞色素P4501A1和P4501B1的合成，細(xì)胞色素P4501A1能夠催化E2上的C-2、C-15α和C-6α位點(diǎn)發(fā)生羥基化，細(xì)胞色素P4501B1是一種能夠有效催化E2代謝的4-羥化酶，這2種細(xì)胞色素P450可以通過上述2種作用方式促進(jìn)機(jī)體內(nèi)E2的氧化代謝[68]。此外，硫酸基轉(zhuǎn)移酶既參與雌激素的無活性代謝也介導(dǎo)某些外源性化合物的硫酸化轉(zhuǎn)化。具有3,5-二氯-4-羥基結(jié)構(gòu)的OH-PCBs能夠顯著抑制人類SULT1A1和SULT2A1的活性，SULT2A1具有與各種內(nèi)源性與外源性化學(xué)物進(jìn)行結(jié)合反應(yīng)的作用，如與生理性底物脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone, DHEA)的磺基結(jié)合反應(yīng)，DHEA作為雌激素與孕激素生物合成的前體，對(duì)機(jī)體性激素水平的調(diào)節(jié)具有重要影響[69-70]。OH-PCBs對(duì)硫酸基轉(zhuǎn)移酶的作用可能是其發(fā)揮雌激素干擾效應(yīng)的另一機(jī)制。

4 研究展望

現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料顯示OH-PCBs作為PCBs最主要的活性代謝產(chǎn)物，具有一定程度的雌激素干擾效應(yīng)。但是，現(xiàn)階段國內(nèi)外有關(guān)OH-PCBs的研究主要集中在環(huán)境、極地和海洋動(dòng)物及人類樣本的監(jiān)測(cè)與污染特征分析，對(duì)其內(nèi)分泌干擾效應(yīng)等毒性機(jī)理的研究尚不夠完善，還存在一些有待進(jìn)一步解決的科學(xué)問題：(1)已知OH-PCBs的分子結(jié)構(gòu)對(duì)其雌激素干擾效應(yīng)具有重要的影響，如羥基位置、氯原子取代數(shù)量和位置、分子空間構(gòu)型等均能影響OH-PCBs類(抗)雌激素效應(yīng)的產(chǎn)生，但是起決定性的因素是哪一個(gè)，這些關(guān)鍵因素如何共同影響OH-PCBs的構(gòu)效關(guān)系等問題還缺少全面、明確的科學(xué)解釋。(2)OH-PCBs雌激素干擾效應(yīng)同時(shí)受暴露劑量和暴露對(duì)象的影響，目前缺乏關(guān)于其劑量-效應(yīng)關(guān)系的研究數(shù)據(jù)，如何確定其風(fēng)險(xiǎn)閾值，利用OH-PCBs作為環(huán)境污染和食品安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)還需要開展大量工作。(3)OH-PCBs可通過其母體化合物的代謝或者食物鏈作用持留于動(dòng)物機(jī)體內(nèi)，機(jī)體代謝產(chǎn)生的OH-PCBs是否協(xié)同或拮抗其母體化合物產(chǎn)生內(nèi)分泌干擾作用，外源性攝入的OH-PCBs在低劑量長期暴露的條件下對(duì)機(jī)體內(nèi)分泌干擾效應(yīng)是否有突出貢獻(xiàn)，需要進(jìn)一步采用體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。(4)OH-PCBs產(chǎn)生雌激素干擾效應(yīng)的毒性機(jī)制尚不明確，僅有少量有關(guān)OH-PCBs干擾雌激素合成或受體結(jié)合等途徑產(chǎn)生類(抗)雌激素效應(yīng)的報(bào)道，且不夠深入和全面，尤其缺乏對(duì)幾種高暴露水平的OH-PCBs雌激素干擾效應(yīng)的研究。此外，OH-PCBs的神經(jīng)毒性作用提示其可能介導(dǎo)HPG軸間接產(chǎn)生雌激素干擾效應(yīng)，具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。根據(jù)以上科學(xué)問題，對(duì)于今后的研究方向提出以下幾點(diǎn)見解：(1)動(dòng)物機(jī)體內(nèi)OH-PCBs的暴露種類繁多，然而不同OH-PCBs的雌激素干擾效應(yīng)具有差異性，可開展針對(duì)不同結(jié)構(gòu)OH-PCBs的聯(lián)合毒性實(shí)驗(yàn)，以探究聯(lián)合作用下的雌激素干擾效應(yīng)和相關(guān)機(jī)制。(2)注重機(jī)體各系統(tǒng)之間的相互作用，例如從神經(jīng)內(nèi)分泌的角度研究潛在的雌激素效應(yīng)干擾機(jī)制，探究OH-PCBs是否會(huì)介導(dǎo)HPG軸間接調(diào)控雌激素的水平和功能。(3)運(yùn)用一些新的研究手段如代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和基因組學(xué)等方法研究PCBs及其代謝產(chǎn)物OH-PCBs等內(nèi)分泌干擾物的毒性作用和機(jī)制。