环境内分泌干扰物肝毒性研究进展

张玉静，钟才高

（1.湖南师范大学医学院，湖南长沙 410013；2.中南大学湘雅公共卫生学院，湖南长沙 410078）

环境内分泌干扰物（environmental endocrine disruptors，EDC）是一类能够模拟体内激素作用的外源性物质，可影响机体内分泌、生殖和免疫系统功能，诱发可逆或不可逆的生物效应。EDC可通过多种途径在生物体内富集，以类激素的形式导致机体内分泌紊乱。肝是机体代谢解毒的重要器官，经由消化道进入机体的外源性物质经肝代谢转化后进入血液循环，进而到达全身各组织器官。大量临床资料和实验室研究表明，肝对生物体内分泌平衡的维持具有重要作用，肝疾病的发生常伴随内分泌异常，而某些内分泌异常也可能诱导肝功能紊乱［1］。EDC作为类激素能够干扰机体激素的合成、分泌、转运、代谢及结合过程，引起内分泌功能紊乱而诱发肝疾病［2］；也能够与靶细胞受体直接结合，引起相关基因表达改变［2］；还可通过表观遗传机制诱发多种疾病［3］。但是，目前关于EDC诱导肝毒性的报道较少，本文从EDC的概述、常见EDC的肝毒性作用特点及分子机制等方面进行综述。

1 EDC概述

随着生产活动的快速发展，大量化学物质进入人类的生存环境，造成严重污染。研究资料显示，EDC是对环境和人类健康危害最大的环境污染物，具有种类繁多、分布广、易富集、表现形式多样及对幼体敏感的特性。近年来，日常生活中越来越多的物质被确定为EDC，可通过消化道、呼吸道和皮肤接触等途径进入机体而产生有害效应，因此，研究者越来越重视对该类化合物的研究。

尽管EDC种类繁多，结构迥异，但根据其来源主要分为天然和人工合成的EDC两大类。其中，天然EDC包括植物雌激素（如大豆异黄酮）和真菌毒素（如黄曲霉毒素）；而人工合成EDC包括树脂原料、农药（如有机氯、拟除虫菊酯类）、金属（如汞、铅）和药物（如已烯雌酚、避孕药）等。根据其作用特点可将EDC分为类激素和抗激素两大类。EDC主要来源于人类的生活和生产过程［4］，如垃圾焚烧、吸烟、汽车尾气和烹调油烟；农药化肥的大量使用；工业固体废弃物的堆放、填埋过程中的渗滤以及有机废水的排放等。

有研究表明，EDC可干扰哺乳动物体内雌激素、甲状腺素和睾酮等多种激素的合成、分泌、结合和代谢等过程，导致出生缺陷、神经系统功能障碍、智力低下或肿瘤等疾病的发生［5-6］。研究发现，EDC引起的机体免疫功能异常是其诱发乳腺癌的机制之一，当妊娠期小鼠暴露于EDC后，其乳腺癌的发病率明显增高，该现象与EDC诱导小鼠血液中免疫调控因子如趋化因子的表达异常有关［7］；也有研究表明，EDC能够与雌激素受体（estrogen receptor，ER）结合发挥其毒效应，雌二醇可竞争结合HepG2细胞和HeLa细胞的ER的配体结构域，进而影响ER的促转录活性［8］；此外，EDC还能抑制甲状腺素的分泌引起毒效应的发生，当利用多溴联苯醚染毒人原代甲状腺细胞后，甲状腺球蛋白的表达及细胞的增殖受到明显抑制［9］。由此可见，人们对于EDC诱导的机体毒效应及其分子机制有了一定的认识，但是具体分子机制尚未阐明。

2 常见EDC的肝毒性作用特点及分子机制

2.1 天然EDC

植物中含有的与雌二醇结构相似，且具内分泌干扰活性的物质为植物雌激素，能够通过与ER结合影响肿瘤细胞的增殖分化、侵袭转移和细胞周期进程，而发挥对前列腺癌、乳腺癌或结肠癌等的预防和治疗作用［10］，是肿瘤治疗过程中常用的药物之一。目前关于长期或大剂量使用植物雌激素对机体有害效应的研究还较少。2015年有研究者发现［11］，每天利用添加黄豆苷元400 mg·kg-1的饲料连续饲养幼猪70 d后，猪肝组织中检测出大量的黄豆苷元的残留，并伴随肝质量的降低。真菌霉素是由真菌产生的有毒物质，其中黄曲霉毒素（aflatoxin）是最常见的真菌霉素之一。研究显示，氧化损伤是黄曲霉毒素诱导机体肝毒性的主要机制。Alm-Eldeen等［12］利用黄曲霉毒素B1（AFB1）750 μg·kg-1连续染毒SD大鼠90 d，大鼠肝质量和肝组织中抗氧化酶活性显著降低，同时肝组织脂质过氧化程度明显增高。Vipin等［13］研究也发现，AFB1 100 μmol·L-1可引起HepG2 细胞中 ROS 大量蓄积，进而诱导DNA双链断裂，最终导致细胞凋亡；进一步以Wistar大鼠为研究对象，ig给予AFB1 200 μg·kg-128 d，大鼠肝组织发生氧化损伤，表现为氧化应激的标志物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的含量增高而抗氧化酶超氧化物歧化酶（su⁃peroxide dismutase，SOD）的活性降低。上述研究均证实，天然的EDC能导致机体肝损伤。

2.2 人工合成EDC

2.2.1 树脂原料

树脂原料是一类常见的EDC，被广泛应用于增塑剂、化妆品和染料中，其中双酚A（bisphenol A，BPA）、二乙基己基邻苯二甲酸（diethylhexyl phthalate，DEHP）和邻苯二甲酸酯等可导致肝细胞损伤或肝功能异常。BPA是常见的树脂原料，可通过氧化应激诱导肝毒性损伤。Kazemi等［14］分别利用 BPA 5，25 和 125 μg·kg-1ig 连续染毒雄性Wistar大鼠35 d，大鼠肝组织中BPA含量呈剂量依赖性增高，且碱性磷酸酶和谷草转氨酶的活性呈显著下降趋势，而MDA含量显著增高，表现为明显的脂质过氧化损伤。还有研究发现，BPA能激活细胞膜上的G蛋白偶联受体，诱导氧化应激的发生，导致大鼠肝功能障碍［15］。流行病学研究也表明，环氧合酶、环氧化物酶、SOD和过氧化氢酶（catalase，CAT）等与机体氧化-抗氧化平衡相关酶基因多态性与BPA诱导的肝毒性密切相关［16］。此外，BPA暴露诱导的肝损伤与其诱导的表观遗传机制密切相关，如BPA（0.5 mg·kg-1）ig染毒雄性Wistar大鼠30 d后，能激活促丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路并诱导miR-122表达，进而导致大鼠肝组织中谷胱甘肽过氧化物酶的活性显著降低［17］。也有研究证实，BPA的暴露导致小鼠肝组织全基因组甲基化水平改变［18］，但该改变是否会导致小鼠肝功能损伤还需进一步研究。

DEHP也是一种常见的树脂原料，其肝毒性效应主要通过激活细胞凋亡途径产生。杨光涛等［19］研究发现，DEHP的代谢产物邻苯二甲酸单乙基己基酯不仅能激活P53介导的线粒体凋亡途径，也能与过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARγ）或孕烷X受体结合，诱导L02和HepG2细胞凋亡的发生。利用SD大鼠和大鼠肝BRL细胞研究发现，DEHP能通过抑制双微体2基因的表达活化P53信号通路，诱导肝细胞凋亡［20］。另外，DEHP还可通过干扰胰岛素信号转导通路诱导肝毒性损伤。Zhang等［21］以SD大鼠和L02细胞为研究对象，发现DEHP可通过诱导PPARγ的活化抑制胰岛素受体的表达，从而导致肝细胞的增殖能力降低。20世纪80年代以来的研究发现，邻苯二甲酸酯类物质可通过诱导机体氧化应激、DNA损伤和影响细胞色素P450酶系导致受试动物（大鼠或小鼠）肝形态或功能发生明显改变［22-25］。

2.2.2 农药

肝是代谢农药的重要器官，在肝代谢农药的过程中会导致肝微粒体细胞色素P450酶系功能异常或线粒体能量代谢障碍，诱发人或动物肝毒性损伤。研究发现，肝在代谢艾氏剂（aldrin，六氯-六氢-二甲撑萘）的过程中，影响细胞色素P450酶系CYP1A 和 CYP3A，引起肝代谢功能障碍［26］。Mesnage等［27］以含50 ng·L-1草甘膦〔glyphosate，N-（膦酸甲基）甘氨酸〕的除草剂ig染毒大鼠24个月发现，草甘膦可引起细胞色素P450酶系相关基因（如 CYP2C12，CYP2C7，CYP2C70，CYP2A1 和CYP2D1等）表达改变，导致染毒组大鼠非酒精性脂肪肝的发病率显著高于对照组。也有报道称，敌草隆〔diuron，3-（3，4-二氯苯基）-1，1-二甲基脲，50，100，200 和500 μmol·L-1〕ip染毒大鼠40 min即出现肝功能障碍，该现象与敌草隆导致的肝细胞线粒体能量代谢障碍有关［28］。

农药还能够通过氧化应激机制诱导肝毒性损伤。研究者以狄氏剂（dieldrin，六氯-环氧八氢-二甲撑萘）24 mg·L-1染毒HepG2细胞48 h后，细胞内ROS的大量生成，导致线粒体膜电位降低以及PTP孔开放，引起细胞色素c从线粒体到胞浆释放，导致细胞凋亡［29］。有机磷农药敌敌畏〔dichlorvos，O，O-二甲基-O-（2，2-二氯乙烯基）磷酸酯〕也能诱导肝细胞发生氧化应激。以敌敌畏（0.64，1.60和4.00 mg·kg-1）ig染毒大鼠90 d后，荧光光度计检测发现，敌敌畏染毒组大鼠肝组织中SOD、CAT和过氧化物酶等抗氧化酶的活性明显降低，MDA含量显著增高［30］。苏传洋等［31］研究表明，工业除草剂五氯酚的代谢产物四氯苯醌可通过抑制HepG2细胞的核因子E2相关因子2/抗氧化反应元件信号通路，诱导细胞发生氧化应激，导致肝毒性效应的发生。利用色拉油配制的二月桂酸二丁基锡（5，10和20 mg·kg-1）ig染毒雄性Wistar大鼠8周后，各染毒组大鼠出现明显的肝损伤，表现为谷丙转氨酶、谷草转氨酶、γ-谷氨酰转移酶和碱性磷酸酶等酶的活性呈现剂量依赖性增高，以及胆管上皮增生、管腔增大等，这一现象的发生与其诱导的肝脂质过氧化密切相关［32］。

此外，农药诱导的DNA损伤也是其肝毒性的重要机制。Bachowski等［33］用含狄氏剂（0.1，1.0，和10 mg·kg-1）的饲料连续喂养B6C3F1小鼠90 d，结果发现，染毒组小鼠肝细胞DNA双链断裂。另有文献报道，暴露于二月桂酸二丁基锡（5，10和20 mg·kg-1）的雄性Wistar大鼠肝细胞DNA损伤，并伴随G0/G1期细胞比例显著增高［32］。流行病学调查结果显示，有机磷农药直接与细胞DNA发生共价结合诱导DNA损伤，可能是其增加肝癌的发病率的重要原因［34］。

2.2.3 重金属

近年来，重金属类EDC（如汞、镉和铅等）在机体内的蓄积及其对机体的毒性受到广泛关注。氧化损伤是重金属诱导肝毒性效应的主要机制之一。王大鹏等［35］研究发现，每天利用以0.5%羧甲纤维素钠配成混悬液的朱砂（1.0 g·kg-1）（其主要成分硫化汞含量≥96%）ig给予SD大鼠，染毒8周和12周时，血液和肝组织中汞含量均明显增高，肝组织中谷草转氨酶、总蛋白和白蛋白含量明显增高，并出现肝细胞肿胀、空泡变性、水样变性和炎症细胞浸润等病理结构改变。另有证据表明，以甲基汞（5 mg·kg-1）ig染毒大鼠3 d后，大鼠肝组织中CAT、SOD和GSH-Px等抗氧化酶的活性及还原型谷胱甘肽的含量显著降低［36］。此外，Mohammadi等［37］发现，以醋酸铅15 mg·kg-1ip染毒大鼠6周后，大鼠肝组织中MDA和肿瘤坏死因子含量增高，伴随GSH-Px和SOD活性降低；大鼠ig给予于醋酸铅（29.25，87.74和263.23 mg·kg-1）后，肝组织中金属硫蛋白1和2 mRNA水平显著上升，提示醋酸铅暴露损害大鼠体内的氧化-抗氧化平衡［38］，诱发肝氧化损伤。重金属还能够通过诱导细胞自噬或DNA损伤引起肝毒性效应。有研究表明，氯化镉暴露可引起L02肝细胞中线粒体融合相关蛋白DNM1L表达增高，诱发线粒体自噬，进而导致肝细胞毒性损伤［39］。而Narayana 等［40］研究发现，硝酸铅暴露可通过诱发DNA损伤导致肝细胞凋亡。镉还能通过表观遗传机制诱导肝毒性效应，氯化镉暴露导致L02肝细胞内重要的蛋白磷酸酶2A-Aα亚基基因启动子区的甲基化水平显著升高，使其转录水平受到抑制，影响该蛋白磷酸酶的活性，诱导肝细胞毒性［41］。

2.2.4 其他

二噁英是一种在坏境和生物体内都很难降解的高毒性三环有机氯化合物。有研究发现，将雌性大鼠暴露于四氯二苯并二噁英后，大鼠肝中白三烯B4大量蓄积，诱导炎症的发生，通过激活中性粒细胞导致肝毒性效应［42］。Lamb等［43］利用雄性C57BL6小鼠研究发现，四氯二苯并二噁英能直接激活，或通过与芳烃受体结合诱导细胞外基质重塑而间接激活肝星形细胞，从而导致肝纤维化的发生。许多避孕药中含有一定剂量的雌激素，能干扰机体内分泌功能。Maheshwari等［44］对12个病例-对照研究进行Meta分析的结果提示，口服避孕药是肝细胞癌发生的危险因素之一。

3 展望

随着工业生产的快速发展，环境污染日益严重，EDC已成为一种能够诱导机体肝损伤的高危环境因素。目前人们对EDC导致肝损伤的机制具有一定的认识，但是研究多集中在氧化损伤方面，且结论多来自长期低剂量暴露于某单一类型EDC的大小鼠实验。目前面临的主要问题是如何选择合适的实验模型，模拟人实际接触EDC的情况，确定EDC诱发人体肝损伤的具体剂量及作用机制。此外，环境中多种EDC在一定条件下是否产生复合性肝损伤也是研究需要关注的问题。只有如此，才能为EDC暴露致人肝损伤的预防与控制提供新的干预策略。