胎盘内多环芳烃分布及源解析研究

陈晓，艾芳，吴敏，彭娟，董旭东,*

1.云南省第一人民医院(昆明理工大学附属医院)，昆明 650032 2.昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明 650500

胎盘内多环芳烃分布及源解析研究

陈晓1，艾芳1，吴敏2，彭娟1，董旭东1,*

1.云南省第一人民医院(昆明理工大学附属医院)，昆明 650032 2.昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明 650500

探讨多环芳烃在胎盘中的分布,并对其进行源解析。从2012年6月—2013年6月在云南省第一人民医院产科分娩的产妇中随机抽取30例，利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测其胎盘中多环芳烃的含量；比较胎盘的中央部分和边缘部分多环芳烃含量的差异；对多环芳烃进行源解析，探讨其主要来源。胎盘中检测到多种多环芳烃成分；其中2～4个苯环的多环芳烃占总量的90%以上，尤其是萘、苊、芴、菲、蒽、芘、荧蒽的含量较高；萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽5种多环芳烃在胎盘中央的含量高于边缘，具有显著性差异(P<0.05)，其他多环芳烃在胎盘中央和边缘的含量无显著性差异(P>0.05)。多环芳烃源解析提示80%研究对象体内的多环芳烃主要来自石油产品的燃烧或暴露于石油产品。

多环芳烃；胎盘；分布；源解析

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是环境中广泛存在的有机污染物，具有神经毒性、致癌性、致突变性及生殖毒性等[1]，是目前环境污染中重要的持久性有机污染物，普遍存在于空气、水、土壤和食物中[2-3]，其来源主要有两大类，天然源和人为源[4]。虽然火山喷发、生物合成、自发燃烧等天然过程会产生多环芳烃，但与人类活动产生的多环芳烃相比，是微不足道的。多环芳烃是颗粒物质表面携带的主要有毒物质之一，可以通过呼吸和饮食等途径进入人体，严重影响健康。

人类暴露于多环芳烃可能会增加肺癌、口腔癌、喉癌、咽癌、食道癌、膀胱癌等的患病风险[5-6]，其中报道最多的是肺癌。多环芳烃除了会增加癌症风险之外，还会产生生殖毒性。孕妇在妊娠期间暴露于多环芳烃，不仅会对自身的健康造成影响，而且多环芳烃还会通过胎盘、血液循环造成胎儿的间接暴露[7-8]。目前已有研究提示胎儿时期暴露于多环芳烃，可影响其生长发育，甚至可对子代的健康造成长远的损害[9-11]。Perera等[12-14]研究发现，新生儿脐血中多环芳烃水平高于均值者，其出生体重、身长及头围明显减小，且二者之间有显著性关联。Choi等[15]报道，低水平的多环芳烃即对出生结局有不良影响,母亲多环芳烃的暴露水平增高是新生儿低出生体重发生的诱导因素，孕早期是胎儿各组织器官分化发育的关键时期，故胎儿对环境有害因子较敏感。Jacqui等[16]通过建立动物模型，发现多环芳烃可以改变胎盘血管的结构，从而导致胎儿宫内发育迟缓。因此，明确多环芳烃在胎盘中的分布有利于深入探讨多环芳烃对母婴发育、子代健康的影响。

目前检测多环芳烃常用的方法有同步荧光法、毛细管电泳法、高效液相色谱法、液相色谱-荧光检测器联用、气相色谱法、气相色谱质谱连用法等。本实验利用了气质联用法检测多环芳烃。相比于其他方法气质联用法的优点在于分辨能力高、灵敏度高、样品用量少。由于胎盘中的多环芳烃含量很少，气质联用非常符合胎盘中多环芳烃检测的要求。

随着我国经济的快速发展，以煤炭为主的各种能源消耗大幅攀升，机动车数量急剧增加，产生越来越多的多环芳烃，人们在生产生活中不可避免地会暴露于多环芳烃，健康受到严重威胁。本研究通过检测胎盘中多环芳烃的含量及分布情况，为预测多环芳烃对胎儿可能造成的不良影响提供数据支持，同时对多环芳烃进行源解析，探讨其主要来源。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 主要试剂及仪器

主要试剂：16种多环芳烃混标(上海安谱科学仪器有限公司)，正己烷(色谱纯)，二氯甲烷(色谱纯)，C18 SPE小柱(上海安谱科学仪器有限公司)，氢氧化钠，无水乙醇等。

仪器：固相萃取装置(1PCS，上海安谱科学仪器有限公司)，氮吹仪( HGC-36A,天津市恒奥科技发展有限公司)，超声仪(AS系列，天津奥特塞恩斯仪器有限公司)，旋转蒸发仪(Hei-VAP,德国heidolph)，Agilent 7890 / 5975C气质联用仪(带电子电离源)等。

1.2 研究对象和样品采集

从2012年6月—2013年6月在云南省第一人民医院产科分娩的产妇中随机抽取30例，包括正常妊娠结局者和不良妊娠结局者(双胎或多胎、低体重儿或巨大儿、畸形儿、非足月产、死胎死产或引产、胎儿出生后一个月内死亡等)，孕妇平均年龄(30.89±3.04)岁，平均孕周(36.01±2.34)周。

所有产妇均签署知情同意书，分娩时采集胎盘的中央部分和边缘部分。本研究已获得云南省第一人民医院医学伦理委员会的批准。

1.3 胎盘样品的前处理

取5 g胎盘组织用10 mL生理盐水匀浆，加10 mL乙醇和2 mol·L-1的氢氧化钠水溶液(体积比9 : 1)55 ℃下索提8 h，索提后用5 mL正己烷和20 mL二氯甲烷超声提取，重复3次，每一次超声提取后-20 ℃冷冻，当水凝固后，倒出有机相。汇集3次超声提取的有机相，旋转蒸发至约2 mL，再通过固相萃取柱净化，先用超纯水预淋洗C18萃取柱，再用10 mL正己烷/二氯甲烷(V(正己烷)∶V(二氯甲烷)=1∶1)活化柱子，然后将浓缩后的样品加到固相萃取柱中，通过压力调节流速 < 2 mL·min-1，用10 mL超纯水淋洗，最后用15 mL正己烷/二氯甲烷(V(正己烷)∶V(二氯甲烷)=1∶1)洗脱，收集洗脱液，氮吹至1 mL，得到待检测的样品。

1.4 样品分析条件

色谱柱为HP-5MS弱极性毛细管色谱(30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。以高纯氦为载气，流速1 mL·min-1；离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，质谱接口温度280 ℃，进样口温度300 ℃；选择SIM模式；无分流进样，进样量1 μL；溶剂延迟3 min。升温程序为：先以80 ℃保持1 min，然后以20 ℃·min-1升到180 ℃保持1 min，再以15 ℃·min-1升到280 ℃保持2 min，最后以10 ℃·min-1升到300 ℃保持5 min。

1.5 绘制标准曲线

将16种多环芳烃混标用色谱纯的正己烷稀释成不同浓度(10 ng·mL-1、50 ng·mL-1、125 ng·mL-1、250 ng·mL-1、500 ng·mL-1和1 000 ng·mL-1)，用气质联用仪检测，以标准溶液浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。待测样品按相同条件检测，然后对应标准曲线计算多环芳烃的浓度。

1.6 数据处理

采用SPSS 13.0统计软件进行统计学处理，采用t检验进行显著性分析。

2 结果与讨论(Results and discussion)

2.1 胎盘中多环芳烃的含量

本研究分别对正常妊娠结局和不良妊娠结局的胎盘组织进行了16种多环芳烃(表1)的检测，并且在胎盘中均有检出。

表1 16种多环芳烃的相关性质Table 1 The properties of 16 kinds of PAHs

注：16种多环芳烃logKow的数据来源为苊烯[21]；苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-c,d)芘和二苯并(a,h)蒽[23]；其他10种[24]。

Note: The logKowof 16 PAHs are from the literature,that is,acenaphthylene[21]; benz[a]anthracene[22]; benzo[b]fluoranthene; benzo[k]fluoranthene; indeno[123-cd]pyrene; dibenz[a,h]anthracene[23]; others[24].

本研究检测到的16种多环芳烃中含2～4个苯环的多环芳烃占总量的90%以上，特别是萘、苊、芴、菲、蒽、芘和荧蒽7种多环芳烃的含量较高(表2)，这与Yu等[17]的报道相符。此外，Gladen等[18]对200名妇女的胎盘进行了多种多环芳烃的检测，结果除一例胎盘中没有检测到苯并芘，其余胎盘中都检测到了所研究的多种多环芳烃，证实母体在多环芳烃中的暴露是普遍现象。而不同研究中检测到的胎盘多环芳烃含量是有一定差异的，这可能与居住地点、季节、职业、饮食等差异有关，例如Singh等[19]的研究中，胎盘组织里没有检测到芴、苯并(a)蒽和苯并(g,h,i)苝，但在本研究中这几种多环芳烃都可检测到。本研究显示在胎盘中测到的多环芳烃含量都在ng·g-1水平[20-21]。

表2 胎盘中16种多环芳烃的含量(单位：ng·g-1)Table 2 The contents of 16 kinds of PAHs in placenta (Unit: ng·g-1)

3.2 胎盘中央与边缘多环芳烃含量的比较

将所有样品的胎盘中央部分和胎盘边缘部分的数据进行t-Test后发现萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘和二苯并(a,h)蒽5种多环芳烃在胎盘中央的含量高于胎盘边缘的含量，具有显著性差异(P<0.05，图1)。其他几种多环芳烃虽然从数据上看胎盘中央的含量高于胎盘边缘的含量，但均没有显著性差异(P>0.05)。

萘、苊烯、苊属于低环多环芳烃，常用于染料、树脂、杀虫剂等的生产[22]；而茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽属于高环多环芳烃，作为工业生产过程中形成的副产物随废气排放，故人们在生活中接触到这5种多环芳烃的几率较大。由于胎盘是胎儿与母体间进行物质交换的重要桥梁，中央厚而边缘薄，脐带位于胎盘中央，这种特殊的生理结构可能是造成上述5种多环芳烃在胎盘中央的分布较胎盘边缘高的原因之一。

3.3 正常组与病例组胎盘中多环芳烃含量的比较

对比正常组与病例组胎盘中多环芳烃的含量可以发现，无论是边缘还是中心，16种多环芳烃中，萘、苊、菲、荧蒽、芘等胎盘中含量较高的多环芳烃，在正常组胎盘中的含量均高于病例组(图2和图3)。这可能是归因于健康母体的胎盘对污染物的屏障作用较强(胎盘屏障)，将有害物质蓄积于胎盘当中，避免胎儿受到毒害。Vipul等[23]，将胎盘样品分为足月组和早产组，发现早产组中胎盘多环芳烃含量较高，但两组样品中多环芳烃含量差异没有达到统计学显著水平。Esther等[24]的报道中指出，持久性有机污染物中的有机氯化合物在母体胎盘和脐带中的含量是依次递减的，这是由于污染物是先进入母体再经胎盘传至胎儿，所以其含量分布也是如此。

图1 胎盘中央与胎盘边缘5种多环芳烃含量的比较

图2 正常组与病例组胎盘中心多环芳烃含量的比较

图3 正常组与病例组胎盘边缘多环芳烃含量的比较

3.4 胎盘样品中多环芳烃的源解析

多环芳烃在环境中有较为敏感的协变性，不同来源会产生不同特性的多环芳烃组分[25]，因此，不同环数的多环芳烃相对丰度及其同分异构体比值可作为判断环境样品中多环芳烃来源的指示器[26]。同分异构体比率，是一种常用的判断多环芳烃来源的方法，对判断各种环境介质(如水、沉积物、空气、土壤和贻贝等)中多环芳烃来源都适用[27]。如果样品中Ant/ (Ant+Phe) < 0.1，多环芳烃主要来源于石油源的污染，样品中Ant/ (Ant+Phe) > 0.1则是受燃烧源的污染[28]；Fla/ (Fla+Pyr)<0.4可判断多环芳烃来自石油源，Fla/ (Fla+Pyr) > 0.5表明多环芳烃主要来源于草本植物、木材和煤碳的不完全燃烧，0.4 < Fla/ (Fla+Pyr) < 0.5说明多环芳烃主要是由燃油排放造成的；Baa/ (Baa+Chr)也可用于判断来源，Baa/ (Baa+Chr) < 0.2 来自石油源，在0.2 < Baa/ (Baa+Chr) < 0.35之间属于混合来源，而Baa/ (Baa+Chr) > 0.35来自燃烧源[29]。本研究通过对胎盘组织中多环芳烃的来源进行分析，发现80%研究对象体内的多环芳烃主要来自石油产品的燃烧或暴露于石油产品污染区域(图4和图5)，其中77%的研究对象居住于交通拥挤的城市，而交通运输是云南省对石油燃料的主要消耗源；石油产品除了燃料外，还包括其他门类，如溶剂及化工原料，蜡、沥青、焦等，这些石油产品可以用于合成树脂、染料、增塑剂、包装材料、杀虫剂等工业或农业制品，因此产妇在生产生活中暴露于这些石油产品的机率较大。

本研究在胎盘中检测到多种多环芳烃，且部分多环芳烃在胎盘中央的含量高于边缘，证实胎盘中有环境污染物的存在。母体和胎儿之间的物质交换需通过胎盘，尽管胎盘屏障可以阻隔部分污染物，然而多环芳烃依然可通过胎盘屏障进入胎儿体内,使胎儿在宫内就已开始暴露于此类环境污染物。由于胎儿对多环芳烃等环境污染物的易感性高于成人[30-31]，故其健康受到较大威胁。随着环境污染问题的日益严峻，污染物宫内暴露对子代健康的影响已经引起了人们的重视，尤其是多环芳烃，作为一种普遍存在的环境污染物而备受关注，但具体的生物学作用机制还有待深入探讨。除采取各种保护措施减少多环芳烃对母胎健康的负面影响外，还需从源头着手，控制污染源的形成，普及妊娠期保健知识，减少和预防各种不良出生结局的发生。此外，环境污染越来越严重，在日常生活生产过程中，多重因素可导致不良妊娠结局的发生[32-33]，多环芳烃是否会和其他环境污染物共同作用引起不良妊娠结局，这是今后需要深入探讨的问题。

图4 多环芳烃来源分析：Ant/ (Ant+Phe)和Fla/ (Fla+Pyr)

图5 多环芳烃来源分析：Baa/ (Baa+Chr)和Fla/ (Fla+Pyr)

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◆

Distribution and Source Apportionment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon in Human Placentas

Chen Xiao1,Ai Fang1,Wu Min2,Peng Juan1,Dong Xudong1,*

1.Yunnan Province First People's Hospital (Kunming University of Science and Technology Affiliated Hospital),Kunming 650032,China 2.Faculty of Environmental Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China

4 December 2014 accepted 19 January 2015

The distribution and source analysis of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) in placentas were investigated in this study.A total of 30 placentas were randomly chosen between June 2012 and June 2013 in the Obstetrical Department of the First People’s Hospital of Yunnan Province.Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was employed to determine PAHs content in placenta.The distribution of PAHs in the center and at the edge of placenta was compared,and the source apportionment for PAHs was analyzed.The results showed that 16 PAHs could be detected in the placentas.Among all the PAHs found in the placentas,a substantial portion ,i.e.,90 percent of the moleucles were comprised of 2 to 4 rings.Proportion of naphthalene,acenaphthene,fluorene,phenanthrene,anthracene,pyrene,and fluoranthene were obviously larger than those with higher rings.Naphthalene,acenaphthylene,acenaphthene,indeno (1,2,3- c,d) pyrene and dibenzoanthracenein in the middle of placentas were significantly higher than those on the edge (P<0.05).Source apportionment analysis elicited that 80 percent of PAHs in the placentas could be attributed to the exposure of petroleum and their combustion products.PAHs content in abnormal placentas were found to be higher than the normal placentas though not at a significant level.

polycyclic aromatic hydrocarbons; placenta; distribution; source apportionment

国家自然科学基金项目(41361086)；云南省联合专项(2012FB091)；云南省中青年学术和技术带头人后备人才资助项目(2008PY045)；云南省科技厅重点项目(2014FA046)

陈晓(1991-)，女，硕士研究生，研究方向为环境医学，E-mail：cx251725185@sina.com；

*通讯作者(Corresponding author)，E-mail: dxdck2007@tom.com

10.7524/AJE.1673-5897.20141204001

2014-12-04 录用日期：2015-01-19

1673-5897(2015)4-210-09

X171.5

A

董旭东(1965—)，女，博士，教授，主任医师，主要研究方向为环境医学。

陈晓，艾芳，吴敏,等.胎盘内多环芳烃分布及源解析研究[J].生态毒理学报，2015,10(4): 210-218

Chen X,Ai F,Wu M,et al.Distributionand source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbon in human placentas [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2015,10(4): 210-218(in Chinese)