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二十世纪四十年代第二次世界大战结束之后,由于工业的迅猛发展,大量人工合成化学物被释放到环境空间,随着环境污染的加重,人类某些疾病的多发,关于外源性化学物质干扰人类和动物的内分泌系统、影响健康和生殖的研究日渐重视,很多国家和地区的政府组织和非政府组织开始致力于环境内分泌干扰物(enviromental endocrine disruptors, EEDs)方面的研究。
目前,存在于环境空间的化学物质有上千万种,其中能够明确的EEDs类物质有近百种,主要包括天然激素、人工合成的激素化合物和具有内分泌或抗内分泌活性的化合物,比如,在过去几十年中世界各国广泛使用的半衰期长的有机氯杀虫剂、除草剂、动物生长调节剂等农用化学品类;多氯联苯类、二恶英类、烷基酚类、金属类等工业用化学品。另外,还有天然或合成的激素药物,如雌二醇、乙烯雌酚等,及某些植物雌激素和真菌雌激素。自然界中天然激素很少,主要来自某些植物、真菌的合成和动植物体内的类固醇物质的排放。
人们在日常生产和生活中大量接触或使用的化妆品、洗涤剂、消毒剂、除草剂、杀虫剂、防腐剂、塑料增塑剂、阻燃剂、口服避孕药等,以及焚烧垃圾、“三废”的排放,都可污染土壤、空气和水体,所以,EEDs广泛存在于土壤、水、空气和食品中。
近年来国外大量文献报告,环境污染特别是由洗涤剂、农药及塑料工业等向环境排放的物质及其降解产物能够产生一系列EEDs。它们大多为小分子物质,化学性质稳定,可在环境中长期存在,并易被机体吸收,而不易被生物降解,故可在机体内长期蓄积,并可通过食物链的放大作用在动物和人体内富集,属持续性有机污染物。往往极微量的EEDs即可引起细胞功能的显著改变,而且相互之间的联合作用甚强。
EEDs是通过干扰生物体内维持内稳态及调节生殖、发育过程的天然激素的合成、释放、运输、代谢、与受体的结合以及消除等作用,从而破坏其维持机体稳定性和调控的作用。20世纪90年代以来,大量的流行病学资料表明,EEDs与人类生殖障碍、发育异常、代谢紊乱及某些癌症(如乳腺癌、癌、前列腺癌等)的发生相关,严重影响人类的健康,引起了学术界和公众的广泛关注,已成为生物学、医学、环境科学、毒理学等多领域研究的热点和前沿课题之一。
EEDs虽然在化学结构上与天然雌激素有所不同,但同样可以与靶器官上的雌激素受体(ER)结合。当EEDs与ER结合后,可以相互之间、也可以与天然雌激素之间发挥协同作用,激发雌激素效应的产生。大多数的EEDs均具有拟雌激素活性,当它们通过某些途径,如污染水源、食物或经皮肤吸收进入机体,可产生明显的生理毒性。处于发育阶段的个体,如胚胎、新生儿及青春发育期,对其敏感性更高,摄入很低的剂量就可能导致内分泌系统和生殖器官功能的持久损害。复旦大学附属儿科医院近10年前完成的国家自然科学基金研究项目已证实,当前的正常儿童已普遍地暴露于EEDs,而性早熟患儿暴露于EEDs的程度则要严重的多,并证实EEDs的污染与儿童性早熟的发病有密切关系,是其重要的致病因素之一。
大量的临床和流行病学证据显示,EEDs与生殖器官畸形、癌、质量下降和生育能力降低等男性生殖损害关系密切。对雄性生殖损伤的机制涉及生精过程的各个环节,如对的发育与成熟、前列腺损伤、下丘脑-垂体-轴的影响。EEDs进入机体后,可作用于上述环节,抑制或促进体内正常激素的分泌,通过正向或负向反馈调节,使正常调节功能紊乱,导致活动度下降、数量减少,直接影响的授精能力和所携带遗传物质的完整性,造成不育、胎儿流产、染色体倍数异常和先天畸形。EEDCs作用于女性则可表现为女性性早熟、月经失调、子宫内膜异位症、不孕症、子宫癌、卵巢癌和乳腺癌等。对美国、日本等20多个国家的广泛调查显示,1938~1991年期间成年男子的数量平均减少了50%,致使20%的妇女不能生育,并且畸胎、怪胎比例呈明显上升趋势。
EEDs对人类的主要危害是造成内分泌系统、免疫系统和神经系统的异常、失调。EEDs引起的免疫功能改变,表现在降低及抑制免疫能力,加速自身免疫性病变的发生和引起胸腺萎缩,其免疫损伤是不可忽视的。EEDs影响内分泌系统与其他系统的调控作用,内分泌系统紊乱使其他系统受到伤害,从而引发致癌性、免疫毒性、神经毒性以及生殖毒性。
糖尿病是一种严重危害人类健康的慢性代谢性疾病,传统认为其发病主要与遗传、肥胖、运动不足、饮食结构不合理等因素有关,而近年来的流行病学研究发现EEDs也是导致糖尿病发病的原因之一。研究结果发现,污染物暴露程度最高的人群,糖尿病发病风险要比暴露程度最低的人群高出38倍,而且,未达到污染物检测标准的人群中,肥胖并不是糖尿病的危险因素,只有在那些污染物暴露已经达到一定程度的人群中,肥胖才和糖尿病发生关联。
近二三十年来全球肥胖人口的急剧增加,对引起肥胖症的环境因素仅仅从饮食摄入热量过多和运动消耗热量过少这两个方面来认识,而且似乎越来越难以得到满意的解释。而随着对EEDs研究的逐步深入,有新的观点认为EEDs能够促进肥胖症的发生,是肥胖症发病原因之一。国外有学者将能够引起肥胖症发生的EEDs称为环境肥胖激素。
近年来,文献报道有促进肥胖症发病作用的EEDs主要有:己烯雌酚、烷基酚类化合物、多氯联苯、邻苯二甲酸酯、三丁基锡、重金属等。比如,己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,在日常生活中,可作为添加成分存在于一些女性保健品、化妆品中,或作为禽畜饲料的添加成分而残留于禽蛋、肉类食品中,在不为人知的情况下被人体摄入,能扰乱细胞核受体信号,改变脂肪细胞的增生、分化,影响全身性脂肪自稳调节和脂肪的分布,导致肥胖。这种破坏作用如发生在胎儿或婴幼儿发育早期,其后果还可能被放大。另如,三丁基锡是用于生产船舶防污漆、杀菌剂和防腐剂等的一种典型的EEDs,实验研究发现,其具有明显的肥胖激素效应。三丁基锡暴露过程中,脂肪的积累可能首先发生在其直接作用的靶器官,进而促进脂肪体的形成,并最终导致个体体重的增加。
对EEDs影响肥胖症发病的认识无疑是对以往肥胖症病因学认识的一次重大突破,为有效防治肥胖症提供了新的思路。目前所取得的成果多集中在动物实验研究,人体实验和流行病学研究还十分欠缺。EEDs到底在多大程度上影响着肥胖症的流行,是否可以通过减少EEDs的暴露来控制肥胖症的流行,EEDs促进肥胖症发生的具体机制是什么?都需要通过进一步研究才能得出答案。
在我国,对EEDs的研究正在逐渐受到重视,但总体来说,研究水平还有待提高,需要借鉴国际上已有的先进技术和经验。有学者认为:“环境内分泌干扰物”已成为继“温室效应全球变暖”和“臭氧层破坏”之后又一严重的全球性环境公害问题,属第三代环境污染物。因此,尽早建立对EEDs快速简便的检测方法及毒性评估体系,建立有效的防治方法和降解方法是现在非常迫切的研究方向。