环境与内分泌

环境内分泌干扰物与人体健康第一章概论最新的研究显示，排入环境的某些污染物，即使在很低的水平，也能对人类及野生生物的内分泌系统产生灾难性的后果，且影响范围极为广泛，能在生命的全过程损伤内分泌系统结构及功能。图1.1畸形石蛙第一节环境化学污染物质对内分泌功能的影响案例1-1环境污染精子浓度降低敲响人类“绝种”警钟当时间进入2027年，人类不知何故丧失了生育能力，已经18年没有一个新生儿出世了。人类社会陷入了恐慌和混乱之中……这就是美国科幻片《人类之子》为我们描述的情景。提前敲响人类“绝种浩劫”警钟的还有美国作家西奥·科尔伯恩，他在《我们被窃走的未来》一书中警告，不孕症可能成为一种广泛的流行病，到21世纪中叶，男人有可能完全失去生育能力，使人类在一代人的时间里灭绝。问题1.这一切真的要发生吗？2.造成人类在一代人的时间里灭绝的原因是什么?案例1-2“男性染色体缺失”威胁人类繁衍多年来，人们以为男性不育是因为某种严重疾病引起的。最新的研究表明，男性不育的主要原因是男性的Y染色体缺失所致。美国宾夕法尼亚大学和瑞典马尔默大学的医学专家在经过多年的研究和实验后，发现男性性染色体面临灭绝的危险境地，这将意味着男性今后将普遍不能生育.这一惊人之语，给整个人类敲响了沉重的警钟。什么原因造成了这样的局面呢?X-染色体（左）Y-染色体（右）×13,000倍案例1-2续1不孕夫妻寻究：男性生殖障碍引发全球轰动结婚后希望生个孩子，几乎是每对年轻夫妻的梦想，然而，并非每个家庭都能如愿。今年38岁的布罗迪在一家电子商务公司当职员，1998年他与科尔·卡琳结婚，多年没有怀孕。布罗迪和卡琳十分苦恼，2003年11月的一天，他们到一家医院检查，却查不出任何病因，医生建议他们去宾夕法尼亚大学医院检查。可他们来到该医院检查后，医生还是不能解释他们为什么不能怀孕。这件事惊动了研究遗传基因的佩恩博士和威尔逊博士。佩恩博士分别分离出了布罗迪精子细胞和卡琳的卵子细胞。在多功能超高倍显微镜下，佩恩发现布罗迪的精子细胞中的染色体很暗很短，几乎看不见颜色，这表明布罗迪的男性特征的Y染色体缺失.佩恩又问了布罗迪和卡琳，他们生活上有没有什么偏好。卡琳说，布罗迪喜欢吃鱼和海鲜。他立即致函给老同学、瑞典马尔默大学的科瓦希曼博士，他在信中说明了居住在美国的瑞典籍男子有染色体缺失现象，请求他们配合，检查瑞典籍健康男性的Y染色体的长度是否正常。科瓦希曼按照佩恩的请求进行抽查，结果让他大吃一惊：在抽查的50名健康男性中，居然有一半存在Y染色体缺失问题，而且这些夫妻都是在生育了第一个孩子之后，并没有采取任何避孕措施，却再也没有生育第二胎。这时，科瓦希曼立即致函给佩恩，详细告知了瑞典男子存在生殖障碍的问题。这个消息不胫而走，在全球医学界引发了恐慌。2004年5月，一个由美国国立卫生研究院、宾夕法尼亚大学和美国国家科学基金会牵头，有丹麦、立陶宛、芬兰等国的研究人员参与的一个研究小组成立了。他们首先调查这3个国家1000对25岁至35岁之间的夫妻怀孕和避孕以及生育情况，发现有60％的夫妻在生了头个孩子后，就不能怀上二胎。案例1-2续2聚焦怀疑对象：无色无形污染物佩恩和科瓦希曼等专家分别对美国和瑞典生活在农村、城市、郊区的已婚男子进行了抽样调查。结果让专家们惊骇不已：农村、城市、郊区男子的Y染色体都存在不同程度的缺失现象，城市男子并没有明显的严重程度。他们的初衷是，如果这三者之间有明显的差别，那将表明生活环境可能是影响因素之一。但情况并非他们所想象的那样，城市污染的空气并不是主要致病原因。那真正的元凶又是什么呢?专家们陷入了困境。2005年3月，和科瓦希曼一同研究的瑞典科学家塔尔墨博士对瑞典一组渔民进行了精子检测，这些渔民的年龄在27岁至67岁之间，共146人，他们基本上都在波罗的海一带靠捕鱼为生.塔尔墨对他们血液进行了化验，结果在他们的血清和精液中发现了叫做“炭黑-153”和“DDE技术积聚物的两种成分。“炭黑-153”是一种由多种元素积聚而成的污染物，如家庭和工业排放、汽车排气管、贫民窟的污水和农用化学品，而DDE积聚物则是移动电话和电脑等高科技移动电器所产生。而这两种成分属于持久性有机污染物（POPs）。在进行了大量的调查后，塔尔墨和科瓦希曼得出结论，持久性有机污染物流动快，可以随风吹、随水流而流动最严重的一点是，它无色无形，人们都是在不知不觉中被摄入体内。调查中发现，当一个男人每克脂肪中含有的炭黑数据超过0．000153毫克，DDE技术积聚物达到0．00024毫克，会使男性荷尔蒙受到严重影响，影响精子活力。而在146位受试者中，有五分之一的人拥有最高浓度，达到328纳克／克脂。这表明，20％的男性内分泌系统受到持久性有机污染物的影响导致精液质量下降。专家还发现，渔民的血清和精液中，这两种持久性有机污染物成分要高得多。这让他们感到非常困惑：如果确实是因为持久性有机污染物所造成，按照生活环境排列，城市居民应该首当其冲，其次是郊区。而现在所得到的检测数据排列为，最严重的是渔民，其次是农村，最后才是城市和郊区居民。案例1-2续3海产品被嫌疑：人类面临吃鱼尴尬2005年4月，科瓦希曼和塔尔墨亲自来到波罗的海沿岸进行实地调查。结果令他们十分惊骇：在解剖的鱼的脂肪组织中，持久性有机污染物在鱼类体内大量积聚。科瓦希曼等科学家联想到被抽查的那些渔民持久性有机污染物明显高于城市居民的情况，初步得出结论：长期吃鱼可能是导致男性染色体长度缩短、甚至缺失的主要因素。这件事情引起了联合国环境规划署的关注，要求北欧国家对此件事情进行详细的调查，总部就设在瑞典马尔默市。2006年7月，科学家们分四批历时两年对不同地区进行调查。2008年8月，所有的数据都汇集到了美国国立研究院。佩恩和科瓦希曼对北欧海域的海产品和海水进行了抽样，调查结果让科学家们触目惊心：鱼类等海产品和海水中都积聚了大量的持久性有机污染物。而渔民长期与来自各种不同的持久性有机污染物的海水接触，并吃鱼，摄入了有毒物质。塔尔墨调查的结果同样不容乐观，他调查了三个城市各250名育龄男性，结果显示所有被调查者都有Y染色体缺陷问题，其中有百分之五十的人Y染色体的长度只有正常的一半，而他们大都是炭黑-153和DDE技术积聚物严重超标。案例1-2续4遥远的假设：12.5万年后Y染色体将消失马克威尔博士从2008年3月开始，将3对实验鼠的雄性鼠食物里分别掺入不同程度的有机氯农药成分，一年后，那只每日摄入3毫克有机氯农药的实验鼠的Y染色体己经缩短了五千分之一；如果按这样的量继续摄入，五千年后雄鼠将不能使它的伴侣怀孕。如果按照现在这样的环境，每一代人的男性Y染色体缩短千分之一，那么是五千代人，也就是12．5万年后，男性染色体将消失。2009年4月，佩恩对野生长颈鹿雄性的脂肪组织进行了检测，在其脂肪组织中也发现了持久性有机污染物。这表明持久性有机污染物不仅对人类造成危害，而且对所有的哺乳动物都有同样的危害。2009年6月5日，第38届联合国“世界环境日”大会上，佩恩和科瓦希曼等科学家公布了他们持续研究了5年的专题报告，用“男性染色体面临灭绝”这样一个骇人听闻的标题，在会上引起了极大反响。威尔逊博士指出：“男性基因中必须有一个Y染色体，3亿年前每个Y染色体上大约有1400个基因，而现在人类Y染色体基因已少于200个。按照这个速度衰减，今后人类将没有男性!”现在，该研究小组计划利用其新生成的数据，以建立一个计算机模型，追踪变性的Y染色体，希望能够确定Y染色体将在多长时间消失。另外，科学家还发现水生生物似乎具有对付持久性有机污染物的抗体，他们拟研究这种抗体，以便提取出来为男人服务。一、环境中的内分泌干扰物近年来科学家们研究发现一种称之为外源性内分泌干扰化学品（EndocrineDisruptorsChemical,EDCs）或环境内分泌干扰物（EnvironmentalEndocrineDisruptors，EEDs）的化学物质正悄悄地侵蚀人类和一切生物体，干扰生物体内维持自稳及调节发育过程.引起生物逐渐雌性化、生殖能力降低，危及人类健康与生存。科学家们发现，在发达国家有20%左右的夫妇不育，资料显示90年代以来，男子的精子逐年减少，精液量在过去50年内减少了30%.此外，患隐睾、阴茎发育不良或异常、尿道下裂和睾丸癌的病人明显增加；患乳腺癌、子宫癌及子宫内膜疾病的女性也明显增多，这一切均与EDCs有关。美国环保局(EnvironmentalProtectionAgency,EPA)内分泌干扰物审查和试验咨询委员会（EndocrineDisruptorScreeningandTestingAdvisorCommitteeEDSTAC）将环境内分泌干扰物定义为：干扰生物体内维持自稳及调节发育过程中激素的产生、释放、代谢、结合、排泄、交互作用的外源性物质。这些物质能够模拟、强化或抑制激素作用，在某些情况下，可能引发组织或器官增生和肿瘤。简单的讲，内分泌干扰物是扰乱激素平衡而且能够对人或动物以及其后代产生有害作用的物质。由于环境内分泌干扰物污染范围广,影响大,时效长，直接威胁人类的生存，因此，它成为21世纪的全球主要环境问题之一.二、内分泌干扰产生的效应及机制（一）内分泌干扰产生的效应1.生殖和发育效应：对人类而言，由于母亲食用了被污染的鱼或其它食物产品，其婴儿在未出世前就暴露于多氯联苯（PCBs）、DDT和其他的污染物，导致新生儿体重降低和孕妇妊娠期缩短，并且会并发智商和记忆缺陷问题。在生殖系统分化过程中几乎同步或稍稍延后出现中枢神经系统的性分化进程。虽然在整个生长发育过程中生殖分化及中枢神经系统的性分化仅占很小的时段，但对整个生命过程具有决定性意义。在整个性分化过程中，性激素起着决定性作用。内分泌干扰理论认为，基于性分化过程中神经内分泌器官对激素作用的高度敏感性，因此只要有相对少量低效的外源性内分泌干扰活性物质的存在，就可能作用于靶器官而影响性分化过程.这种微妙的影响同时机有很大的关系。在最关键的灵敏时段，往往微不足道的外源性内分泌干扰物，就可引发永远的遗憾。这种微妙的影响还可能导致某些潜在效应，其后果可能要经历一个长的潜伏期才会爆发出来，如在个体成年期并进入功能表达阶段后才会显现出来。这种迟发性毒性效应的典型例证就是已烯雌酚引起的子代青春期发作的阴道腺癌。环境暴露的不稳定性和人群的遗传学基础差异，给环境暴露与生殖发育障碍之间的因果关系的确证带来了非常大的难度。也有一定数量的研究结果与上述结论不一致。但是已有的资料在很大程度上支持环境污染与人类和野生动物生殖发育障碍密切相关，并已引起了社会的广泛关注。环境因素或外源性因子导致的疾病，一般需要流行病学调查、动物实验（毒性.毒理研究）和临床学三者共同确证才能最后认定，最好还要有分子生物学方面的认证，从基因遗传学上进行解释与阐明。2.外源性化学物质对性腺轴系统的干扰效应：当前，对内分泌干扰的研究主要集中在外源性化学物质对性激素的作用，以及对松果体-下丘脑-垂体-性腺轴调节功能的影响。在正常情况下，男女性的性腺功能调节方式各有不同，女性的性腺功能调节由于有月经和妊娠等生理现象参与，因此调节的机制和过程更为复杂。松果体-下丘脑-垂体-性腺轴的功能调节中，松果体在性腺发育和青春期性腺活动中可能位居中枢调控地位。在中枢神经的作用下，下丘脑可以分泌约10多种下丘脑激素，而且多数为多肽类激例如促性腺激素释放激素(GnRH)和垂体促性腺激素(LH、FSH)的合成与分泌可能受松果体激素的调节,松果体的激素分泌细胞又受β-肾上腺能神经支配。松果体可合成和分泌褪黑素、吲哚类生物胺、去甲肾上腺素、血清素、组织胺、生长抑素.催产素与松果素等许多神经递质性活性物质.在下丘脑和其他脑组织中广泛分布有促性腺激素释放激素，GnRH可促进垂体的FSH和LH分泌，是发挥性功能效应最重要的激素，严格而言，许多影响中枢神经系统的药物，如巴比妥类、苯二氮卓类、氯丙嗪、吗啡、普鲁卡因、咖啡因、麻黄碱、多巴胺、芸香碱、毒扁豆碱、阿托品等都会在不同程度上影响内分泌功能。氯丙嗪