2,2′,4,4′-四溴联苯醚毒性的研究进展

邹天乐，刘筱靖，林 倩，李沙沙，杨 一，林桂淼*

(深圳大学医学部公共卫生学院毒理学教研室，广东 深圳518060)

2,2′,4,4′-四溴 联 苯 醚(2,2′,4,4′-tetra-bromodiphenyl ether，BDE-47)作为一种溴代阻燃剂，在过去几十年内被广泛添加至电子产品、室内装饰品、纺织品、塑料和运输工具等各种产品中。由于缺乏化学键的结合作用，BDE-47在生产、运输、使用和拆卸过程中容易挥发或渗出进入各种环境介质。已有研究表明，它广泛存在于水、土壤、空气等环境介质，食品和生物群中[1]。此外，由于其强亲脂性和难降解性，BDE-47在环境中非常稳定，极易在各种介质(如生物体内的脂肪和蛋白质)中积累，并通过生物蓄积作用沿着食物链逐渐放大。BDE-47可以通过消化道(肉类、鱼类和饮用水等)、呼吸道、胎盘、母乳等途径进入人体进而产生神经、生殖发育、内分泌、肝脏、免疫等毒作用[2]。

总体来看，BDE-47具有分布广、难降解和毒性强等特点，是一种具有多种毒效应的持久性有机污染物。本文综述了BDE-47在环境及人群水平的暴露情况，及其对人和其他哺乳动物的多种毒效应和毒性机制，以期为深入研究BDE-47及其同系溴代阻燃剂提供线索。

1 BDE-47的暴露情况

1.1 环境中的暴露水平

近年来，BDE-47在全球范围内的环境介质和生物中均可以被检测到[1]。在北美洲，来自纽芬兰沿海水域的鳕鱼和大菱鲆等高营养级海洋鱼类的肝脏中可以检测到9.17 ng/g的BDE-47，表明该海域已受其污染[3]。在欧洲，意大利阿迪杰河的沉积物中能够检测到1.9～2.8 ng/g的BDE-47[4]。在东南亚地区，印度尼西亚、菲律宾、新加坡、泰国和越南的工作场所、房屋、汽车和道路灰尘样本中均检测到不同浓度的BDE-47。其中在越南和泰国的一些非正式电子废物处理区的沉降灰尘中发现BDE-47浓度明显高于两国的正常室内灰尘水平，这表示原始电子废物的拆卸、回收和储存活动可以释放大量BDE-47到周围环境中。但总体而言，东南亚尘埃样品中的BDE-47浓度在世界报告范围内处于较低水平[5]。

在我国，BDE-47是空气污染中第二严重的多溴联苯醚(poly brominated diphenyl ethers，PBDEs)同系物。大气中BDE-47含量的顺序为PBDEs生产厂区＞电子垃圾拆解区＞工业区＞大城市＞中小城市＞偏远地区。统计23个省份，检测到室内环境灰尘的BDE-47浓度为10.6 ng/g，主要来源于家用电器和家具[6]。另外在清远电子垃圾拆解区所采集的土壤样本中，检测到BDE-47浓度平均值为18.1 ng/g，且电子垃圾拆解区的含量显著高于附近的居民区[7]。

1.2 人群暴露情况

BDE-47通过呼吸道、消化道、皮肤接触、母乳和胎盘脐带血等多种途径进入人体。世界各地包括美国、加拿大、韩国和日本等采集到的人类生物组织样本如母乳、血液和脂肪中均可以检测出BDE-47的存在[1，6，8]。北美人群含量较高，美国和加拿大人血清中的BDE-47浓度明显高于其他国家，但由于美国政府对PBDEs的生产采取了相关的限制措施，在2008—2012年，加州孕妇血清当中BDE-47浓度含量中位数从43.1 ng/下降至25.75 ng/g[8]。与北美洲相比，亚洲人群暴露水平较低，印度加尔各答抽取母乳样品中检测到的BDE-47含量中位数为0.84 ng/g，远低于美国和加拿大，但与日本、印度尼西亚和俄罗斯水平相当[9]。在我国，血清BDE-47浓度相比各国处于较低水平，但由于大量电子产品废弃物进入我国，我国人血清中BDE-47含量并未下降，人群暴露风险持续存在[6，8，10]。有研究发现台州温岭电子垃圾回收站附近母乳中BDE-47中位含量为1.83 ng/g，水平显著高于附近的居民区[6]，另外在清远电子垃圾拆解厂抽取38名男子，检测他们血清中BDE-47平均浓度为2.61 ng/g[10]。

2 BDE-47的毒性

2.1 神经毒性

神经系统主要由神经元和神经胶质细胞组成，主导机体生理功能活动调节，在维持机体内环境稳态，保持机体完整统一性及其与外环境协调平衡中充当重要角色。许多研究表明，BDE-47具有明确的神经毒性[11-18]。Azar等[11]研究发现，产前暴露于BDE-47不利于儿童的神经系统发育，母亲血清BDE-47水平每增加10倍，男孩总智商得分则下降4.4分。Ji等[12]综合代谢组学、脂质组学和蛋白组学分析发现，C57BL/6小鼠连续30 d灌胃BDE-47可诱导其大脑神经递质(如多巴胺)紊乱、中脑和额叶皮层脂质合成异常、大脑α-syn和tau蛋白磷酸化异常、脑氧化应激和脑线粒体功能障碍。成年雌性Sprague-Dawley大鼠围产期暴露BDE-47可导致其海马神经元丢失，产生记忆缺陷[13]。此外，BDE-47能够显著减弱PC12神经细胞的线粒体呼吸，增强其糖酵解[14]。

BDE-47能够通过多种机制对神经系统产生毒性作用，主要包括：①激活离子型谷氨酸受体，BDE-47通过增加细胞外谷氨酸水平，进而激活离子型谷氨酸受体，导致钙水平升高与氧化应激，最终导致小鼠小脑颗粒神经元细胞死亡[15]；②抑制乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase，AChE)活性，BDE-47可以与神经系统的关键酶AChE结合，改变某些氨基酸残基的微环境，导致AChE构象发生变化，从而影响酶的活性和功能，产生神经毒性[16]；③干扰轴突生长和神经元信息传递，BDE-47不仅会在早期扰乱神经系统的发育，还会在后期通过失调基因(包括CNTN2、LRRC4C、SLIT1、RELN和CBLN1)来干扰与轴突生长/引导和神经元传递相关的过程，导致神经元生成异常[17]；④信号通路调控异常，BDE-47可以干扰WNT通路，导致RSPO2、WLS、WNT8B和FZD8这4种基因表达异 常，另外，BDE-47还能够显著上调芳香烃受体(AHR)及其靶基因CYP1A1，激活AHR通路，引起神经毒性[17]。此外，BDE-47还能够显著增强TrkA的转录水平，激活下游的ERK和PI3K通路，诱导PC12细胞的异常分化[18]。

总之，BDE-47对神经系统的影响主要集中在中枢神经系统，尤其是脑组织，对周围神经系统的毒性效应尚不明确。另外，体外细胞模型主要采用神经元细胞模型，对其他细胞如胶质细胞的影响鲜有报道。

2.2 生殖发育毒性

生殖与发育是一个漫长的阶段，涉及许多生理学过程，包括生殖细胞发育与成熟、受精、妊娠、胚胎发育和胎儿生长等。研究表明，BDE-47可通过多种暴露途径对生殖和发育过程造成多种不利影响[2]。首先，BDE-47能够影响生殖器官与生殖细胞的正常发育。Xu等[19]研究发现，BDE-47明显损伤C57BL/6小鼠睾丸，引起生精上皮的退化和坏死，并导致附睾化脓性炎症；此外，BDE-47能够诱导雌性Sprague-Dawley大鼠卵巢细胞的凋亡[19-20]。其次，BDE-47能够干扰胚胎发育过程。Robinson等[21]在人原代绒毛滋养层细胞(cytotrophoblasts，CTBs)模型上发现BDE-47对CTBs迁移/入侵能力均有显著的抑制与破坏。最后，BDE-47还会影响子代的生长发育。在子宫内和哺乳期接触BDE-47，子代小鼠肠道菌群多样性受损，参与脂质代谢基因的mRNA水平发生显著改变，且高脂饮食个体更易形成脂质代谢异常与肥胖[22]。Luan等[23]以中国上海一出生队列为调查对象分析发现，在12月龄与48月龄的男孩中，产前BDE-47暴露水平与肛门阴囊距离(anogenital distance，AGD)呈显著的负相关，即BDE-47的暴露会对雄性后代生殖发育产生不利影响。

关于BDE-47引起生殖发育毒性的具体机制，研究发现主要有以下几方面：①信号通路调控异常。BDE-47暴露后，C57BL/6小鼠睾丸中与男性生殖毒性相关的信号通路相关基因表达异常，如GP6、LXR/RXR等[19]。②提高氧化应激水平。BDE-47羟基化代谢物可通过MAPK介导的途径诱导氧化应激的产生，并剂量依赖性地促进生殖细胞凋亡[20]。③性激素合成障碍。BDE-47可增加雄性Sprague-Dawley大鼠原代间质细胞中DAX-1的表达，降低StAR和3β-HSD的表达，从而抑制睾酮的产生[24]。此外，BDE-47还可通过干扰Mfn2和Tspo等基因表达水平，影响线粒体形态、功能和胆固醇转运，从而显著降低孕酮的生物合成，引起生殖发育毒性[25]。

总体来看，BDE-47生殖与发育毒性方面的报道不多，BDE-47对生殖细胞尤其卵母细胞的发育和成熟的影响未见报道，BDE-47对受精、受孕、雌性后代生殖功能的影响也仍有待深入探究。

2.3 内分泌毒性

内分泌系统是除神经系统外的另一重要机能调节系统，包括多种内分泌器官(如垂体、甲状腺、胸腺及肾上腺等)和内分泌细胞团(如胰岛)。内分泌细胞分泌的多种激素对机体生长发育、机能活动和新陈代谢起着重要的调节作用[26]。研究表明，BDE-47是一类重要的内分泌干扰物[26-32]。首先，BDE-47明显干扰了甲状腺内分泌活性。Cowell等[27]对158名儿童出生、2～3岁、5岁时的血清样本进行检测和分析发现，在产前期或幼儿期高剂量暴露BDE-47的儿童其促甲状腺素激素(thyroid stimulating hormone，TSH)含量显著下降，甲状腺激素水平(游离T4水平和总T4水平)也呈显著负相关，且具有性别差异。Makey等[28]根据多变量混合回归模型预测，人血清BDE-47水平每增加1 ng/g，总T4含量则降低2.6 μg/dL。与之结论不完全相同的是，Jacobson等[29]在80名非内分泌疾病相关的1～5岁患者中检测到BDE-47与TSH水平之间存在正相关。这些研究结果的差异可能与研究设计(横断面与前瞻性)、来源人群等有关，但均证实了BDE-47对甲状腺内分泌的干扰作用[27]。此外，BDE-47还能干扰其他激素稳态。Gao等[30]对中国山东207名孕妇调查发现，BDE-47浓度每增加自然对数单位水平，促卵泡生成素水平约下降1.19 IU/L，二者呈显著负相关。BDE-47(1 nmol/L～100 μmol/L)能够以浓度和时间依赖性的方式增加HAC15肾上腺皮质细胞对醛固酮和皮质醇的分泌[31]。此外，BDE-47还能够促进急性葡萄糖刺激下INS-1832/13胰岛β细胞对胰岛素的分泌，若长期或慢性暴露于BDE-47，极可能出现2型糖尿病的特征性表现，即胰岛素分泌的慢性升高与胰岛素抵抗[32]。

BDE-47对不同内分泌细胞和器官产生毒性的机制不同。引起甲状腺分泌异常可能有以下两方面原因：①BDE-47及其羟基化代谢物、甲氧基化代谢物与T3、T4结构相似，可与二者竞争甲状腺激素结合球蛋白的结合位点，影响甲状腺激素的转运，从而干扰甲状腺激素的内分泌活性[26]。②产前暴露BDE-47可能会形成“反应性的下丘脑-垂体-甲状腺轴”，少量的TSH便可产生更多的T4[27]。此外，BDE-47还能够通过多种机制干扰其他激素的分泌，如BDE-47能够调控相应酶尤其是CYP11B2的异常升高，从而影响肾上腺皮质激素的合成[31]。BDE-47可通过甲状腺激素受体介导并依赖Akt的激活，直接作用于胰岛β细胞，从而干扰胰岛素的分泌[32]。

以上结果表明，BDE-47能够干扰多种激素稳态，包括甲状腺激素、肾上腺皮质激素和胰岛素等，但对其他内分泌激素的影响报道较少，以及各激素失调之间的相互联系仍不清晰。

2.4 肝脏毒性

肝脏是人体最大的消化腺，也是重要的解毒器官，同时参与多种代谢如维生素、脂质和激素代谢等。BDE-47进入体后长期蓄积在肝脏且不易被清除，多项研究表明它具有潜在的肝脏毒效应[33-39]。体内动物学实验中，连续12周灌胃暴露于BDE-47[150 mg/(kg·d)]，能够引起小鼠肝脏蛋白酶体功能障碍，诱导肝细胞凋亡[33]，甚至促进肝脏炎症反应的发生，导致肝脏损伤[36]。BDE-47能促进高脂饮食小鼠肝脏内甘油三酸酯合成，显著增加小鼠的体质量、加重肝脂肪变性和肝纤维化[35]。此外，初产妇妊娠ICR小鼠从妊娠第6天到出生后第21天暴露于BDE-47[0.002和0.2 mg/(kg·d)]可恶化高脂饮食引起的肥胖，加重肝脏脂肪变性和损伤，导致葡萄糖稳态失衡和代谢功能障碍[22]。

BDE-47能够通过多种机制引起肝脏毒效应，主要包括：①降低NAD+水平。BDE-47能够诱导miR-34a-5p升高，抑制Sirt3/FoxO3a/PINK1信号传导，从而触发NAD+不足，导致小鼠线粒体功能障碍、活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生过度最后增强氧化应激水平而发生肝损伤[34]。BDE-47还可以通过降低NAD+代谢水平，导致NAMPT、SirT1蛋白的表达和活性下调，从而促进肝脏炎症反应的发生[36]。②影响肝脏代谢酶的表达。三文鱼原代肝细胞暴露于BDE-47后，肝细胞CYP1A的表达上调了7.41倍，内质网应激响应基因VTG和ZP3的表达也出现了显著上调[37]。另有研究发现Hep-G2细胞暴露于BDE-47连续6 d，CYP1A1上调了10.5倍，从而诱发肝细胞毒性[38]。③破坏脂质代谢稳态。BDE-47的暴露导致Pparγ信号通路异常，脂肪酸转位酶CD36表达增加，从而促进脂肪酸摄取，同时抑制脂肪酸分解代谢，破坏脂质稳态，导致高脂饮食条件下出现肝脏炎症反应[35，39]。需要强调的是，由于采用的暴露途径和实验动物种类不同，不同研究学者报道引起肝脏毒效应的暴露剂量也不尽相同。此外，关于BDE-47引起肝脂质代谢异常的具体分子机制仍待进一步探究。

2.5 免疫毒性

免疫系统由免疫器官、免疫分子和多种免疫细胞(如淋巴细胞、巨噬细胞、嗜碱粒细胞和中性粒细胞等)构成，具有免疫防御、监视和调控的作用。免疫系统与机体其他系统相互协调，在维持内环境稳态和生理平衡中发挥重要作用。已有研究表明，BDE-47能够影响多种免疫细胞的功能，诱导免疫毒效应的产生[40-43]。首先，BDE-47能够干扰巨噬细胞正常的生理功能，虽然BDE-47对巨噬细胞的吞噬功能无显著影响，但能够浓度依赖性地削弱巨噬细胞抗原呈递能力。此外，BDE-47还能抑制淋巴细胞表面共刺激分子的表达，影响淋巴细胞活化，引起免疫功能的下降[40]。

进一步的机制研究表明，BDE-47通过多种机制引起免疫毒效应：①异常调控细胞因子及相关基因。BDE-47能够显著抑制巨噬细胞促炎因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的表达，上调CDH-1和下调MMP-12的表达，从而损害巨噬细胞的活性和功能反应[41]。②促进ROS生成。BDE-47暴露导致ROS过度产生，激活ERK和p38信号通路，从而促进中性粒细胞胞外诱捕网的形成，诱导免疫毒性的产生[42]。③影响前列腺素受体表达。BDE-47能够显著抑制海豚皮肤成纤维细胞中合成前列腺素E2受体EP4的表达水平，通过PGE2-EPs-cAMP信号通路抑制抗炎细胞因子IL-10的分泌，从而破坏海豚的免疫系统[43]。

目前BDE-47对免疫系统的相关毒性研究较少，已有的研究主要集中在巨噬细胞上，对其他免疫细胞如淋巴细胞、肥大细胞等的影响还有待进一步开展，尤其是肥大细胞介导的过敏反应、淋巴细胞对外源刺激物(如脂多糖)的应答等方面还值得深入探究。

2.6 其他毒性

研究发现BDE-47暴露与癌症的发生发展具有相关性[8，44-45]。潮汕地区某医院共招募了165例对照病例和209例乳腺癌病例，在手术期间从病例的乳腺和腹部脂肪组织中检测发现，BDE-47的暴露水平与中国潮汕地区女性的乳腺癌风险呈正相关[8]。患有乳腺癌的阿拉斯加原住民妇女中，BDE-47暴露水平也显著高于其他人群[44]。还有研究表明，BDE-47的慢性暴露能通过ERα/GPR30和EGFR/ERK信号通路，促进子宫内膜癌的发展[45]。

3 小结

综上所述，BDE-47广泛暴露于全球范围内的不同环境当中，且能够通过呼吸道、消化道、母乳等多种途径进入人体，进而引起多种毒效应，包括神经毒性、免疫毒性、肝脏毒性、内分泌毒性和生殖发育毒性等。

虽然BDE-47引起的毒效应已经得到广泛研究，但是，产生各种毒效应的具体机制还未完全阐释清楚，且各种毒效应之间是否存在关联也仍未在现有的研究报道中体现。此外，目前BDE-47的毒效应研究仍多集中于海洋生物上，而对人体的健康效应研究相对较少。鉴于BDE-47在环境中的暴露水平较高，研究者们进一步探究其对人体的健康效应及其机制是尤为必要的。