DDT毒性及毒理机制的研究进展

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摘要：指出了ddt作为一种广谱有机氯杀虫剂,被广泛应用于防治农业病虫害以及传播疟疾和伤寒疾病的蚊蝇等害虫。分析了DDT具有潜在的内分泌干扰作用,表现出类雌激素作用,干扰生殖系统的功能,并能蓄积在母乳之中,或直接通过胎盘,对后代产生影响。在对近年来国内外关于DDT研究的热点问题进行讨论的基础上,对DDT的毒性、内分泌干扰作用和毒理机制的研究进行了综合评述。

关键词：滴滴涕;急性毒性;内分泌干扰活性;毒理机制

作者简介：李孟楠（1987―），男，辽宁辽阳人，辽宁师范大学城市与环境学院硕士研究生。

中图分类号：Q93

文献标识码：A

文章编号：16749944(2011)10011403

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1 引言

DDT,中文名滴滴涕,化学名为双对氯苯基三氯乙烷(Dichlorodiphenyltrichloroethane),是一种有效的广谱有机氯杀虫剂。在20世纪上半叶,被各国广泛应用于防治农业病虫害和疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病领域,是当时主要的有机氯杀虫剂。但DDT作为一种神经及实质脏器毒物,具有强稳定性、强持久性、强生物积累性等特点,由于被广泛使用,已对食品安全和人类健康造成重大威胁[1~3]。因此,《斯德哥尔摩公约》将DDT列为首批限制使用的农药之一[4]。

2 DDT的基本性质

2.1 结构

DDT的分子式为C14H9Cl5,分子量354.5,CAS号 50-29-3,结构式如图1所示。

2.2 理化性质

DDT为无色针状结晶,无味,几乎无嗅,密度1.55(25℃),熔点107~110℃,沸点260℃,极不易溶于水,溶于有机溶剂。DDT化学性质稳定,在常温下不分解,对酸稳定,强碱及含铁溶液易促进其分解[1]。

3 DDT毒性研究

DDT属中等毒性,但其残留若超过一定数量,食用后也会对人体造成危害。因此,对于DDT残留的检测至关重要。

3.1 急性毒性

DDT可以经口、皮进入动物机体。人若摄入DDT,轻者出现头痛、头晕、呕吐等,重则出现抽搐、癫痫、呼吸衰竭,甚至死亡。入眼可导致红肿、流泪甚至失明。近年来国内外许多研究人员进行了DDT生态影响评价[6~9],汇总了DDT对几种动物的急性毒性作用,见表1。

对表1进行分析后可以看出,各种动物对DDT的忍耐性差异较大,即使同为鼠类或鱼类,LD50/LC50也会相差几倍甚至几百倍。总体上,鱼类对DDT极为敏感,十分微量的DDT也会产生很强的毒性效应,其中鲤鱼的忍耐性最强,LC50为其他鱼类的数百倍。蚯蚓和鼠类对DDT的忍耐性较强,其中田鼠是实验室鼠类中忍耐性相对较强的一种,LD50为其他鼠类的5~10倍。在经皮摄入试验中,蟾蜍的忍耐性较弱,远不及兔和大鼠。

DDT具有中等强度的急性毒性,对鱼类的急性毒性效应最强,对两栖动物次之,对哺乳动物最弱,幼体忍耐性弱,成体忍耐性强,且不同种属之间差异较大。

3.2 内分泌干扰活性

大量动物实验表明:DDT具有类雌激素作用,属于环境雌激素[11]。它能干扰下丘脑-垂体-性腺轴的功能,从而导致生殖系统的病变以及生殖功能的障碍和衰退[12]。其中o,p'-DDT的雌激素活性最为强烈,Edmunds等人向青鱼的卵黄中微注射o,p'-DDT发现,o,p'-DDT甚至可引起青鱼从雄性变为雌性[13]。Guillette等研究发现,20世纪80年代以来,美国佛罗里达州的Apopka湖受到DDT严重污染,湖中小鳄鱼的数量减少到原来的10%,鳄鱼卵的孵化率显著下降,残存的幼鳄体内激素水平严重失衡,生殖系统发育不良[14,15]。另有人对大西洋海鸟进行研究发现,长期暴露于DDT中的海鸟性腺变小,生育能力下降,且蛋壳变薄,性别比例失调[16]。Mussi等研究发现,DDT可以蓄积在母鼠的乳汁中,在哺育幼鼠时DDT随之进入幼鼠体内继续蓄积,对幼鼠产生各种毒性效应,同时在母鼠怀孕期间,DDT可以通过胎盘直接进入子鼠体内,造成新的DDT蓄积[17]。

DDT同样干扰人类的生殖系统。长期暴露于DDT中,可以使人类在第1代生育能力降低,孕产第2代的存活率降低,第2代则减弱甚至丧失生育能力,并能刺激乳腺增生,使患乳腺癌的几率上升[18];引起生精细胞退变,生精活动降低,数量和质量下降[19]。

研究表明：小鼠经口摄入DDT,患肝肿瘤危险性提高了数倍,其后代患肝肿瘤的危险性也有提高。但没有直接证据证明DDT对人类也有致癌作用,因此,国际癌症研究机构(LARC)将DDT列为可以致癌物(possible 2B)[20] 。在DDT实验研究中,没有发现DDT具有致畸作用。

4 DDT毒理机制研究

4.1 急性毒性的毒理机制

4.1.1 Na+通道学说

该学说是由早期的受体学说发展而来。Na+通道学说认为，DDT主要作用于神经和肌肉的轴突神经膜上,在轴突膜上存在一类DDT受体,它是个空隙,DDT和受体物理性结合后,改变了膜的三维结构,从而改变了膜的通透性,使得Na+通道延迟关闭,延长神经传导时钠离子的通过时间,负后电位延长并加强,从而引起重复后放(repetitive after discharge)和突触传递的阻断,造成动物机体出现肌肉抽搐及强直性痉挛,最终导致麻痹、死亡[21]。

4.1.2 Ca2+ATP酶学说

该学说认为,与在细胞膜和神经膜的外表存在着Ca2+ATP酶,ATP水解产生能量,Ca2+ATP酶运用这些能量调节膜外表的Ca2+量,当膜外Ca2+浓度较低时,Ca2+ATP酶被活化以增加膜外Ca2+浓度,使膜内外始终保持一个平衡状态。而DDT会抑制Ca2+ATP酶的活性,使其不能及时增加膜外Ca2+的浓度,从而使阈值电位降低,更易引起重复后放[22]。

4.1.3 神经毒素产生学说

研究发现,DDT中毒而死的动物体内普遍含有一种神经毒素――酪胺,正是这种毒素导致了动物的死亡,但是酪胺并不是DDT本身的毒素。所以神经毒素产生学说认为:DDT进入动物体内,在DDT的作用下,酪氨酸脱羧酶活性大大提高,产生了大量的酪胺,酪胺能够影响动物的神经传导,从而使其麻痹死亡[23]。

4.2 内分泌干扰活性的毒理机制

研究发现,DDT的内分泌干扰活性主要有直接与间接两种作用途径,核心是干扰激素与受体的结合[12]。

DDT代谢物的化学结构与激素相似,因此能够直接与激素受体结合[24]。o,p'-DDT与雌激素结合,发挥拟激素作用,能加强原有激素的生物学效应;p,p'-DDE则能结合雄激素受体,使原有雄激素无法与受体结合而减弱了正常激素的效应。激素效应的改变,引起了内分泌功能的异常,最终导致机体发生病变[23，24]。

同时,DDT还可以间接对内分泌造成干扰。DDT、DDE和DDD都可以不依赖雌激素受体,而是激活活化蛋白-1转录因子,从而产生雌激素样作用,影响内分泌功能[25]。

5 结语

目前,世界各国对DDT毒性表现的研究进展很快,不论是急性毒性还是生殖毒性,都取得了很多实质性成果,但是对其毒理机制的研究进展缓慢,至今仍无法明确解释。而毒理机制的研究是DDT研究的重点,应该成为今后DDT研究的热点。

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Study the Progress on the Toxicity and Toxicological Mechanism of DDT

Li Mengnan,Lei Lei,Liu Xin

（School of Urban and Environmental Science,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China）

Abstract:DDT hadbeen extensively used all over the world as a broad-spectrum organochlorine pesticide in the first half of 20th century.Its widely used in prevention and control of agricultural pests and diseases,and in control of mosquito-borne diseases such as Malaria,typhoid and so on.The toxic effects of DDT emerged day by day with its extensive use.If taken in DDT,Human will be of headache,dizziness,convulsions,respiratory failure even death,and could cause pathological changes in liver,kidney and other organs.DDT possesses potential endocrine disrupting effects to mimic estrogen activity,interfere the functions of endocrine system,and accumulate in breast milk or impact on future generations directly through the placenta.So,the research in DDT is with great practical significance.The paper summarizes and analyzes the recent studies on the toxicity and toxicological mechanism of DDT.

Key words:DDT;acute toxicity;endocrine disrupting activity;toxicological mechanism