環境荷爾蒙的種類及其檢測技術的研究

摘 要：20世紀50年代以來，人類和其他動物的內分泌系統、免疫系統和神經系統相繼出現各類問題，究其原因，環境污染是根源。國內外學者將引起此類問題的物質稱為環境荷爾蒙。環境荷爾蒙已嚴重威脅到人類和其他動物的健康乃至安全，成為繼臭氧層空洞、地球全球氣候變暖后的第三大環境問題，因此，對環境荷爾蒙的研究具有重大的現實意義。在對近年來國內環境荷爾蒙的熱點問題進行分析討論的基礎上，主要介紹環境荷爾蒙的研究進展及其檢測方法，并對未來的研究趨勢進行展望。

關鍵詞：環境荷爾蒙；研究現狀；檢測方法

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）03-0332-03

環境荷爾蒙，一類能進入人體內部、具有類似雌性激素的作用、危害人類正常激素分泌的化學物質，多數是人工合成并隨著人類生產和生活排放到環境中的污染物[1]。因為此類物質能減少生物體精子量、導致生殖器官異常，所以對人類乃至全球的生物來說，它是一種致命的危險物質。這一問題引起了很多國家的高度重視，中國也不例外，國家自然科學基金委員會已于1997 年設立了有關環境荷爾蒙方面的基金項目。本文在對近年來國內外環境荷爾蒙研究的熱點問題進行分析討論的基礎上，系統概述環境荷爾蒙的定義、種類和檢測方法等方面的研究前沿工作并對未來的研究趨勢進行展望。

一、環境荷爾蒙的種類和研究現狀

1.環境荷爾蒙的定義和種類

那些干擾人體正常激素功能的外因性化學物質，具有與人和生物內分泌激素類似的作用，有時能引起生物內分泌紊亂，這一類物質即稱環境荷爾蒙，又稱內分泌擾亂物物質。這些物質能減少精子數量，降低精子質量，削弱生物免疫力，破壞生物神經系統等。

目前，人類使用了8萬余種化學物質，其中僅有一小部分具有環境荷爾蒙效應。研究表明，具有雌激素作用的物質約有70種，農藥類占60%左右，包括鎘、鉛、汞三種重金屬離子，另有可疑性很高的化學物質如染料、涂料、香料、洗滌劑，去污劑、表面活性劑、塑料制品、藥品和化妝品等等[2]，近年來的研究表明，某些塑料添加劑具有一定的雌激素活性，而廣泛使用的表面活性劑本身雖然沒有雌激素活性，但其降解產物如4-壬基苯酚、4-辛基苯酚等則具有雌激素生物效應。這類物質廣泛分布于環境水體中（見表1）。

2.環境荷爾蒙的研究現狀

1972年，WHO（世界衛生組織）對“有激素作用的化學物質”進行了研究總結，指出了化學物質的激素作用，這次會議上發表的文斯普雷德宣言使激素問題引起了全球的關注，目前對環境激素的研究已經成為國際環境科學的熱點問題之一。

美國、英國和日本等發達國家正在調查某些環境激素的影響，尤其是在地表水、地下水、海水、底泥、土壤、大氣和食品中的污染現狀，調查內容還包括環境激素的測定方法、環境激素污染控制標準以及野生動物和人類被污染的情況等。1995 年，美國政府設立了由環保局領導的14個部門組成的環境激素工作組，并于1996 年建立了食品中內環境激素的篩選方法。美國環保署根據這個方法開發調查農藥和其他化學物質是否具有環境刺激作用。1998 年美國環保署分4 組對86 000種物質進行篩選，以進行影響分析[3]。1996年7月，日本通產省成立“外因性物質的激素作用的調查研究委員會”，接著厚生省著手研究環境激素問題，并對已有的化學物質進行篩選毒性測試[4]。

1998 年OECD（經濟合作開發組織）提出今后工作的主要目的之一是開發檢測環境激素物質的新的檢測技術并協調各國的行動。主要將進行子宮增重重復實驗、雄性性腺增重反應實驗、28天投毒實驗和魚類、兩棲類、鳥類的生態毒理實驗。

總的來說，環境激素對生物影響的研究經歷了一個由整體水平上判斷在一定劑量條件下某種化學物質的毒性大小以及毒性的快慢等一個過程。此后，初期的毒理學研究從整體水平深入到系統和器官水平，對該化學物質的多個器官或系統終點如呼吸、神經、肝臟等進行毒性作用研究。20世紀末，相關學科的發展和科研技術工具的進步使環境激素研究進入了細胞分子水平，對化學物質的作用機制也提高到在分子水平進行研究。然而，生物體是一個復雜的、多層次的有機體，僅從一個水平上是不能夠進行透徹全面的闡述的[5]。環境激素對動物和人類的影響是多方面的，可以肯定還有很多潛在的影響沒有被發現。環境激素研究在中國僅是剛剛起步，對本領域的研究基礎還很薄弱，尤其是污染現狀的調查幾乎沒有開展。所以，這個問題應引起更多的關注并開始對其進行一系列相關的研究，同時根據國外研究進展采取有效的減少和防止污染的措施。

二、環境荷爾蒙的檢測方法

環境荷爾蒙物質含量極微但卻具有超常的顯性內分泌效應，嚴重地危害到了人類和其他生物的健康和安全，要想把握環境質量現狀并預測污染發展趨勢，環境監測是唯一手段。而環境荷爾蒙類污染物種類繁多，數量龐大，含量較小（在環境中往往以ppb濃度級甚至ppt濃度級存在），因此對它們的檢測就顯得尤為重要。目前主要有以下幾種檢測方法。

1.化學分析方法

化學分析方法指的是使用色譜儀器分析相關物質的方法，主要包括氣相色譜（GC）、液相色譜（LC）、電感耦合等離子發射光譜（ICP）及其相關的質譜（MS）聯用分析方法。色譜分析技術對樣品的預處理過程要求非常高，樣品預處理有提取、凈化、濃縮和衍生化等步驟，可以起到富集痕量組分、消除基體干擾、提高方法靈敏度的作用[6]。

環境樣品中有機氯農藥的檢測，主要以GC法為主[7]，GS-MS聯用法則常用于多成分物質同時段的定性和定量檢測，因為大部分的環境荷爾蒙物質是水溶性或具有水溶性官能團的化合物，這些物質需要高靈敏度檢測儀器，在萃取過程中的高倍濃縮及凈化必不可少，衍生化程序有時也極為重要。美國EPA和日本JIS系列標準分析方法中規定，檢測來自自來水、廢水中的絕大部分有機污染物，均采用GC或GC-MS聯用法。

曾有學者用LC-API-MS法測定了環境中的荷爾蒙物質，因為使用LC-API-MS法無需衍生化處理，可直接用固相萃取法濃縮測定河水中的相關物質。這位學者報導了該方法的特性，在有機污染分析中以GC-MS法為首選[8]，但用GC-MS法測定雙酚A、2，4-4、2，4，5-T等氯化苯氧基乙酸類除草劑則十分困難，因為衍生經會使試樣前處理復雜化。而使用LC-MS法則既可定性又可定量，已成為檢測農藥、除草劑等物質的首要方法，目前，LC-MS法的靈敏度約達1ug/L。高效液相色譜（HPLC）法則是針對不易揮發、熱穩定性差的離子型化合物，在環境荷爾蒙物質的檢測分析中也得到了較為廣泛的應用，中國GB 13198-91早已公布了用HPLC熒光或紫外檢測器測定六種多環芳烴的方法。

ICP-MS是目前最好的痕量無機污染物監測分析手段，其靈敏度高，檢測限低。美國、日本等發達國家已把ICP-MS列為Cu，Pb，Cd測定標準方法，但因為該種檢測方法需要一些在中國尚未普及的超大型儀器，所以中國在環境荷爾蒙的研究方面一直存在著定性和定量的困難。

2.生物監測方法

生物檢測方法，是一種建立在環境荷爾蒙物質在體內的作用機制以及產生的生物效應的基礎之上的方法，具體操作是把生物活性材料以薄膜狀固定在離子選擇電極的敏感膜上，插入待測溶液，隨著反應的逐步進行，生物分子和反應生成物的濃度發生變化，在轉換件的作用下變為可測定的電信號，經過處理，得出反應物量的變化。該方法無需復雜的前處理過程，操作便捷、快速，已成為一種新興的檢測分析方法。

生物檢測方法中的第一種是細胞增殖實驗，它的基本原理是基于人體血清中存在著的一種能特異性抑制雌激素敏感細胞增殖的物質，雌激素可以通過中和此類物質，特異地清除其抑制效應，從而誘導細胞增殖，而不具有雌激素活性的類固醇激素和生長因子不能中和人血清中存在的抑制性物質[9]，敏感細胞株中最為常見的有T47D細胞、人乳腺癌細胞MCF7、大鼠子宮原代細胞和大鼠垂體原代細胞等。實驗的評價指標主要有兩個，一是相對細胞增殖效應（PRE），即類雌激素能引起最大細胞增殖占雌二醇引起的最大細胞增殖百分比[10]，二是相對細胞增殖力（RDP），即引起細胞最大增殖時的雌二醇濃度與產生相同增殖效應時外來雌激素的濃度的比值。

生物檢測方法中的第二種是免疫分析方法，它的基本原理是基于抗原體特異性反應來測定環境荷爾蒙物質，具體可分為三種，即放射免疫分析（RIA）、免疫酶技術（ELISA）和發光免疫測定（CLIA）。因為環境荷爾蒙多為小分子物質，沒有免疫原性，可以先將被測物偶聯到大分子載體上，得到全抗原，再用全抗原免疫動物獲得特異性很強的抗體、發光探針、魯米諾標記等標記抗體，然后使其與環境中荷爾蒙進行抗體抗原反應，用高靈敏度的熒光儀和化學發光儀檢測荷爾蒙抗體—抗原結合物，從而定量檢測環境中的微量荷爾蒙；或者將酶化學的敏感性與免疫反應的特異性結合起來，把免疫酶交聯在抗體上，利用酶標與底物反應并顯色，然后定量測定[11]。

三、結語

環境荷爾蒙對人類和其他動物的影響是多方面的，肯定還有很多潛在的影響沒有被發現。環境荷爾蒙的研究在中國剛剛起步，理論基礎還很薄弱，對污染現狀的調查也幾乎沒有開展。因此，這一問題應該引起更多的關注和一系列的相關研究，同時借鑒國外研究進展并采取有效的防范措施。

參考文獻：

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