增塑剂DEHP 的发育和神经毒性研究进展＊

徐晓虹，沈 超，周 易，秦泽旭，梅成龙，施 剑

(1.浙江师范大学 化学与生命科学学院，浙江 金华 321004;2.浙江师范大学 生态研究所，浙江 金华 321004)

邻苯二甲酸酯类(phthalate esters，PAEs)是一种使用广泛的人工合成化合物，因大量用于增加塑料制品的柔韧性和耐用性而被称为增塑剂，全球每年消耗量超过500 万t.PAEs 增塑剂中以邻苯二甲酸二乙基己酯(Di-(2-ethylhexyl)phthalate，DEHP)的用量最大，约占总量的40%［1］.由于以往认为DEHP 是无毒物质，多数国家的卫生法规均许可其广泛用于各种塑料产品，在聚氯乙烯(pvc)塑膜中DEHP 用量通常达到30%～50%.此外，DEHP 因具有良好的溶解性、分散性和黏着性，还被广泛使用于合成橡胶、涂料、黏合剂、化工合成等领域.DEHP 与塑料分子间以氢键或范德华力相连，键能较弱，亲脂性强，通过雨水的淋洗、迁移或蒸发等方式释放到环境中［2］.人类和野生动物可通过不同途径终生暴露于不同来源的DEHP.人类主要通过空气、水体、食品及医疗用具等途径摄入DEHP［3］.

DEHP 的生殖发育毒性已引起人们的广泛关注.经过长期大量的动物实验和人体研究，许多权威科研机构和国际研究小组已认定，包括DEHP在内的PAEs 增塑剂可干扰人和动物的内分泌系统，影响野生动物幼体的性腺分化和成体的生殖活动［4］，导致人类男性生殖能力减弱、引发女性性早熟［5］.由于内源性激素还具有生殖功能以外的其他调节作用，比如对胚胎发育、脑的性别分化和成年后的神经活动及心血管等其他功能的调节，具有拟雌激素和抗雄激素活性的DEHP 对内源性激素在这些方面的调节具有一定的干扰作用，但目前这些方面的研究相对较少.下面笔者就近来DEHP 的神经系统和发育毒性研究进展进行简要的综述.

1 DEHP 概述

DEHP 是一种脂溶性环境雌激素，其代谢产物结构与内源性雌激素具有一定的相似性，进入人和动物体内可影响内源性性激素的合成与代谢，并可与相应的激素受体结合，干扰内源性激素对机体许多生理活动的调节，对人和野生动物产生多方面不利的影响，其中主要表现为对人和动物的生殖发育毒性［4-5］.DEHP 的急性毒性小，小鼠的半数致死量LD50为30 g/kg，大鼠为30.6 g/kg，主要表现为低剂量慢性毒性.很多国家对其最低毒副作用水平(LOAEL)进行了研究.欧盟和美国基于动物实验确定DEHP不影响人体健康的极限值(NOAEL)为48 mg·kg－1·d－1，每日允许摄入量(TDI)为20 μg·kg－1·d－1［6］.然而，据美国毒物与疾病登记署(ATSDR)估算，普通人群经消化道的DEHP 最大日摄入量为2 mg/kg，平均暴露水平按体质量计为3～30 μg/kg，德国成人的DEHP 摄入范围为0.03～173 μg/kg［7］.这些值已超过人体所能耐受的慢性暴露水平(TDI，20 μg/kg).而职业暴露、医疗暴露和儿童的非饮食暴露量更大.医疗用品很多都含有DEHP.据2000年美国国家人类生育毒性研究报告，重症监护病房接受治疗的患儿DEHP 的暴露水平可能是普通环境中成年人暴露量的2～3 个数量级［8］.因此，2011 年2 月，欧盟将DEHP、邻苯二甲酸丁酯苯甲酯(BBP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)这3 种PAEs 增塑剂作为首批通过的《化学品注册、评估、许可和限制》(REACH)需授权物质，正式纳入REACH 法规授权名单.中国目前还无相关规定.

DEHP 可经胃肠道、肺和皮肤进入机体.人体内超过90%的DEHP 从食品摄入.经口摄入的DEHP 一部分以原形直接吸收，其余迅速代谢水解为有活性的单酯(邻苯二甲酸单乙基己基酯，MEHP).MEHP 被认为是DEHP 在体内发挥最终毒性效应的主要物质，而由MEHP 多次氧化代谢的带亲脂性脂肪侧链的氧化物具有抗雄激素活性，其胚胎毒性比MEHP 高100 倍，可能是干扰内分泌和发育毒性的重要因素.进入体内的DEHP及其代谢产物可分布于肝脏、肾脏、胃肠道及脂肪等组织中.在大鼠的睾丸组织中浓度较高.DEHP在体内的半衰期平均为12 h，而在脂肪组织中长达156 h［3］.

2 DEHP 的发育毒性

由于母体内的DEHP 可通过胎盘和乳汁转移给胎儿和婴儿［9］，且婴幼儿摄入来自食品、医疗用品和空气中的DEHP 远高于成年人，同时孕妇和发育期儿童对DEHP 非常敏感［10］，因此，DEHP的发育毒性引起广泛关注.根据美国REPROTOX数据库报道，母鼠孕期暴露于DEHP 可导致胎鼠产生突眼、露脑及尾部、血管和骨骼异常等畸形，早期吸胎率明显增加，并可能通过胎盘脂质及锌代谢影响胚胎发育，导致胚胎生长缓慢［11］.还有人发现孕期暴露于DEHP 的仔鼠肺间质增厚、间质细胞增多、肺泡数目减少、肺间质比例增大［12］.暴露于DEHP 的雄性小鼠交配后母鼠受孕率下降、胚胎平均着床数减少，而胚胎早期死亡数目增加［5］.急性DEHP 处理降低体外培养心肌细胞自发性收缩节律，减弱心肌收缩力［13］.可见，DEHP具有多方面的胚胎发育毒性.据此，欧盟和美国等许多国家已禁止在所有玩具和儿童用品中添加超过0.1%的DEHP 等3 种PAEs 增塑剂.

胚胎期和新生儿期是生殖系统分化和发育的关键时期，此时的性激素水平是调节生殖系统分化发育的关键因素.因此，胚胎期和新生儿期DEHP暴露对生殖系统发育的影响特别显著.围生期(妊娠期～哺乳期)母体暴露于15～405 mg·kg－1·d－1DEHP 的雄性大鼠出现生殖器官畸形，表现为肛门与生殖器距离缩短，睾丸下降受阻和包皮分离延迟，睾丸、附睾、阴茎、前列腺及精囊畸形且质量下降［11，14］;这些雄鼠成年后的精子生成量比对照组显著降低19%～25%，精子活动性减弱.在人类也发现类似的作用.文献［5，15］发现，母亲孕期接触大量DEHP 可导致其所生的男性新生儿肛生殖器指数下降，阴茎体积小，隐睾发生率增加，成年后精子数量减少，睾丸肿瘤发生率增加.在新生儿期接触大量DEHP 的新生儿也有类似的改变，生殖系统发育受抑制［16］.美国和其他工业化国家的男性新生儿尿道下裂与隐睾症发病率增加被认为与长期大量接触PAEs 增塑剂有关［17］.

睾丸细胞被认为是DEHP 影响生殖器官发育的作用靶点.有研究发现，DEHP 可影响睾丸生殖细胞发育，抑制胚胎18 d 和出生3 d 大鼠生殖细胞的增殖与分化，该作用主要针对出生后处于分裂活跃期的生殖母细胞，而对胚胎中处于有丝分裂静止期的生殖母细胞没有影响，说明正在分裂的细胞对DEHP 更敏感［18］.此外，体外研究显示，DEHP 可导致分泌睾酮的睾丸间质(Leydig)细胞增殖速度变慢甚至停止，导致胚胎期睾酮分泌水平下降.与此相应，母体染毒DEHP (100 mg·kg－1·d－1)的雄性仔鼠血清黄体生成素、睾酮浓度显著下降;孕期接触过多DEHP 孕妇所生胎儿脐血及新生儿期睾酮水平也出现降低［19］.睾酮水平是调节雄性生殖器官发育和精子发生的关键因子，因此，DEHP 对睾丸细胞的影响可能是DEHP 影响雄性生殖器官发育的一个重要原因.

3 DEHP 的神经毒性

动物的中枢神经系统从胚胎一直到成年均受到性腺激素的调控.因此，具有环境雌激素活性的DEHP 可能干扰内源性性激素对神经系统发育的调节作用.外周摄入的DEHP 可通过血脑屏障进入脑组织.在生命早期，由于血脑屏障发育未完全，DEHP 通过血脑屏障进入脑组织的机会更大.器官形成期是胚胎对外界化学物质最敏感的时期，也是神经系统分化发育的关键期.有报道DEHP可以干扰神经系统两大类细胞(神经元和神经胶质细胞)的增殖分化过程.受孕第8 天暴露于DEHP 可导致大鼠胚胎神经管发育畸形，主要表现为脑膨出和露脑［20］.出生后早期，大脑还要经历突触发生和重塑、髓鞘形成等重要过程.Smith 等［10］发现，在出生后第16～22 天这一海马发育的敏感时期，暴露于DEHP(10 mg/kg)可降低雄性大鼠海马CA3 区的轴突标记物水平，同时还减少齿状回(DG)和CA3 区的未成熟和成熟神经元的密度，但对雌性大鼠海马形态结构发育没有影响.Andrade 等［21］发现，围生期母体DEHP 暴露对子代大鼠下丘脑视前区的芳香化酶活性产生剂量和性别依赖的影响.芳香化酶是将睾酮转化为雌激素的关键酶，其在脑内的活性改变势必影响脑内性激素水平，扰乱其对神经系统发育的调节作用.与此相一致，陈龙等［22］发现，母体围生期染毒的子代血清雌二醇水平降低.

脑发育期间，性激素调节神经元的发育、神经环路的建立和脑内性别二态神经核团的发育和性别分化，并因此诱导动物生殖和非生殖行为的发育和性别差异.近来，DEHP 对神经行为发育的影响已引起人们的注意.流行病学调查研究提示:尿液中DEHP 代谢物MEHP 的浓度可能与儿童的注意缺陷多动症有关［23］;而DEHP 诱导青年大鼠多动症的研究为这一推测提供了证据［24］.此外，有人发现胚胎期暴露于DEHP 可损伤啮齿类的记忆行为，并认为可能与神经细胞内Ca2+浓度升高及诱导神经细胞凋亡有关［25］.但也有报道DEHP并不影响大鼠学习记忆［26］.DEHP 对神经行为的影响目前还是知之甚少.神经行为是神经系统功能活动的最终体现，各种因素诱导的神经元形态结构、神经环路和递质系统等变化均有可能改变神经行为;同时，神经系统又有一定的可塑性，这些改变有可能并不会在某一种行为上体现出来.因此，更多的神经行为学研究积累，以及应用形态学、基因、电生理功能和行为学等多项技术在细胞、分子和整体多个水平开展DEHP 的神经毒性研究，可以进一步阐明DEHP 神经毒性的作用机制.最近，Ran 等［27］应用电生理技术研究了DEHP对果蝇投射神经元突触前传递的作用，发现:DEHP(100 μmol/L)可影响果蝇触角叶投射神经元的自发电活动，降低自发性动作电位频率和微小兴奋性突触后电流(mEPSCs)的频率和振幅;同时，DEHP 还抑制了钙通道振幅的峰值.这些结果提示DEHP 可能通过抑制钙通道活动改变果蝇触角叶投射神经元突触前传递，同时也提示神经递质系统可能是DEHP 作用的靶点.但目前国内外还没有进一步的研究报道.神经系统是调控机体各器官系统活动的生命中枢，DEHP 引起的神经系统发育异常势必会影响动物生存和人类健康，但目前对DEHP 神经发育毒性的认识还很缺乏.

4 结语

由于PAEs 增塑剂的广泛使用，DEHP 已成为环境中普遍存在的持久性有机污染物，人类和动物可经多种途径终生暴露于DEHP.尽管其毒性较低，且进入体内后多数可完全代谢，但越来越多的研究表明，DEHP 对人和动物的多个系统及其发育存在潜在的危害.目前，大多数DEHP 毒性研究主要集中在生殖发育毒性的动物实验，对其他系统的毒性研究相对较少，而对人体健康影响的流行病学调查研究更为稀少.因此，开展多系统毒性实验研究，加强DEHP 暴露的流行病学调查，探讨暴露与效应的关系，同时更深入地开展毒理机制研究，将有助于找出疾病发生发展的原因并寻求对应的防治措施.

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