胎盤內(nèi)多環(huán)芳烴分布及源解析研究

陳曉，艾芳，吳敏，彭娟，董旭東,*

1.云南省第一人民醫(yī)院(昆明理工大學附屬醫(yī)院)，昆明 650032 2.昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院，昆明 650500

胎盤內(nèi)多環(huán)芳烴分布及源解析研究

陳曉1，艾芳1，吳敏2，彭娟1，董旭東1,*

1.云南省第一人民醫(yī)院(昆明理工大學附屬醫(yī)院)，昆明 650032 2.昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院，昆明 650500

探討多環(huán)芳烴在胎盤中的分布,并對其進行源解析。從2012年6月—2013年6月在云南省第一人民醫(yī)院產(chǎn)科分娩的產(chǎn)婦中隨機抽取30例，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測其胎盤中多環(huán)芳烴的含量；比較胎盤的中央部分和邊緣部分多環(huán)芳烴含量的差異；對多環(huán)芳烴進行源解析，探討其主要來源。胎盤中檢測到多種多環(huán)芳烴成分；其中2～4個苯環(huán)的多環(huán)芳烴占總量的90%以上，尤其是萘、苊、芴、菲、蒽、芘、熒蒽的含量較高；萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽5種多環(huán)芳烴在胎盤中央的含量高于邊緣，具有顯著性差異(P<0.05)，其他多環(huán)芳烴在胎盤中央和邊緣的含量無顯著性差異(P>0.05)。多環(huán)芳烴源解析提示80%研究對象體內(nèi)的多環(huán)芳烴主要來自石油產(chǎn)品的燃燒或暴露于石油產(chǎn)品。

多環(huán)芳烴；胎盤；分布；源解析

多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是環(huán)境中廣泛存在的有機污染物，具有神經(jīng)毒性、致癌性、致突變性及生殖毒性等[1]，是目前環(huán)境污染中重要的持久性有機污染物，普遍存在于空氣、水、土壤和食物中[2-3]，其來源主要有兩大類，天然源和人為源[4]。雖然火山噴發(fā)、生物合成、自發(fā)燃燒等天然過程會產(chǎn)生多環(huán)芳烴，但與人類活動產(chǎn)生的多環(huán)芳烴相比，是微不足道的。多環(huán)芳烴是顆粒物質(zhì)表面攜帶的主要有毒物質(zhì)之一，可以通過呼吸和飲食等途徑進入人體，嚴重影響健康。

人類暴露于多環(huán)芳烴可能會增加肺癌、口腔癌、喉癌、咽癌、食道癌、膀胱癌等的患病風險[5-6]，其中報道最多的是肺癌。多環(huán)芳烴除了會增加癌癥風險之外，還會產(chǎn)生生殖毒性。孕婦在妊娠期間暴露于多環(huán)芳烴，不僅會對自身的健康造成影響，而且多環(huán)芳烴還會通過胎盤、血液循環(huán)造成胎兒的間接暴露[7-8]。目前已有研究提示胎兒時期暴露于多環(huán)芳烴，可影響其生長發(fā)育，甚至可對子代的健康造成長遠的損害[9-11]。Perera等[12-14]研究發(fā)現(xiàn)，新生兒臍血中多環(huán)芳烴水平高于均值者，其出生體重、身長及頭圍明顯減小，且二者之間有顯著性關聯(lián)。Choi等[15]報道，低水平的多環(huán)芳烴即對出生結(jié)局有不良影響,母親多環(huán)芳烴的暴露水平增高是新生兒低出生體重發(fā)生的誘導因素，孕早期是胎兒各組織器官分化發(fā)育的關鍵時期，故胎兒對環(huán)境有害因子較敏感。Jacqui等[16]通過建立動物模型，發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴可以改變胎盤血管的結(jié)構，從而導致胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩。因此，明確多環(huán)芳烴在胎盤中的分布有利于深入探討多環(huán)芳烴對母嬰發(fā)育、子代健康的影響。

目前檢測多環(huán)芳烴常用的方法有同步熒光法、毛細管電泳法、高效液相色譜法、液相色譜-熒光檢測器聯(lián)用、氣相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜連用法等。本實驗利用了氣質(zhì)聯(lián)用法檢測多環(huán)芳烴。相比于其他方法氣質(zhì)聯(lián)用法的優(yōu)點在于分辨能力高、靈敏度高、樣品用量少。由于胎盤中的多環(huán)芳烴含量很少，氣質(zhì)聯(lián)用非常符合胎盤中多環(huán)芳烴檢測的要求。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，以煤炭為主的各種能源消耗大幅攀升，機動車數(shù)量急劇增加，產(chǎn)生越來越多的多環(huán)芳烴，人們在生產(chǎn)生活中不可避免地會暴露于多環(huán)芳烴，健康受到嚴重威脅。本研究通過檢測胎盤中多環(huán)芳烴的含量及分布情況，為預測多環(huán)芳烴對胎兒可能造成的不良影響提供數(shù)據(jù)支持，同時對多環(huán)芳烴進行源解析，探討其主要來源。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 主要試劑及儀器

主要試劑：16種多環(huán)芳烴混標(上海安譜科學儀器有限公司)，正己烷(色譜純)，二氯甲烷(色譜純)，C18 SPE小柱(上海安譜科學儀器有限公司)，氫氧化鈉，無水乙醇等。

儀器：固相萃取裝置(1PCS，上海安譜科學儀器有限公司)，氮吹儀( HGC-36A,天津市恒奧科技發(fā)展有限公司)，超聲儀(AS系列，天津奧特塞恩斯儀器有限公司)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(Hei-VAP,德國heidolph)，Agilent 7890 / 5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀(帶電子電離源)等。

1.2 研究對象和樣品采集

從2012年6月—2013年6月在云南省第一人民醫(yī)院產(chǎn)科分娩的產(chǎn)婦中隨機抽取30例，包括正常妊娠結(jié)局者和不良妊娠結(jié)局者(雙胎或多胎、低體重兒或巨大兒、畸形兒、非足月產(chǎn)、死胎死產(chǎn)或引產(chǎn)、胎兒出生后一個月內(nèi)死亡等)，孕婦平均年齡(30.89±3.04)歲，平均孕周(36.01±2.34)周。

所有產(chǎn)婦均簽署知情同意書，分娩時采集胎盤的中央部分和邊緣部分。本研究已獲得云南省第一人民醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會的批準。

1.3 胎盤樣品的前處理

取5 g胎盤組織用10 mL生理鹽水勻漿，加10 mL乙醇和2 mol·L-1的氫氧化鈉水溶液(體積比9 : 1)55 ℃下索提8 h，索提后用5 mL正己烷和20 mL二氯甲烷超聲提取，重復3次，每一次超聲提取后-20 ℃冷凍，當水凝固后，倒出有機相。匯集3次超聲提取的有機相，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約2 mL，再通過固相萃取柱凈化，先用超純水預淋洗C18萃取柱，再用10 mL正己烷/二氯甲烷(V(正己烷)∶V(二氯甲烷)=1∶1)活化柱子，然后將濃縮后的樣品加到固相萃取柱中，通過壓力調(diào)節(jié)流速 < 2 mL·min-1，用10 mL超純水淋洗，最后用15 mL正己烷/二氯甲烷(V(正己烷)∶V(二氯甲烷)=1∶1)洗脫，收集洗脫液，氮吹至1 mL，得到待檢測的樣品。

1.4 樣品分析條件

色譜柱為HP-5MS弱極性毛細管色譜(30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。以高純氦為載氣，流速1 mL·min-1；離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃，質(zhì)譜接口溫度280 ℃，進樣口溫度300 ℃；選擇SIM模式；無分流進樣，進樣量1 μL；溶劑延遲3 min。升溫程序為：先以80 ℃保持1 min，然后以20 ℃·min-1升到180 ℃保持1 min，再以15 ℃·min-1升到280 ℃保持2 min，最后以10 ℃·min-1升到300 ℃保持5 min。

1.5 繪制標準曲線

將16種多環(huán)芳烴混標用色譜純的正己烷稀釋成不同濃度(10 ng·mL-1、50 ng·mL-1、125 ng·mL-1、250 ng·mL-1、500 ng·mL-1和1 000 ng·mL-1)，用氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測，以標準溶液濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。待測樣品按相同條件檢測，然后對應標準曲線計算多環(huán)芳烴的濃度。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學處理，采用t檢驗進行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論(Results and discussion)

2.1 胎盤中多環(huán)芳烴的含量

本研究分別對正常妊娠結(jié)局和不良妊娠結(jié)局的胎盤組織進行了16種多環(huán)芳烴(表1)的檢測，并且在胎盤中均有檢出。

表1 16種多環(huán)芳烴的相關性質(zhì)Table 1 The properties of 16 kinds of PAHs

注：16種多環(huán)芳烴logKow的數(shù)據(jù)來源為苊烯[21]；苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、茚并(1,2,3-c,d)芘和二苯并(a,h)蒽[23]；其他10種[24]。

Note: The logKowof 16 PAHs are from the literature,that is,acenaphthylene[21]; benz[a]anthracene[22]; benzo[b]fluoranthene; benzo[k]fluoranthene; indeno[123-cd]pyrene; dibenz[a,h]anthracene[23]; others[24].

本研究檢測到的16種多環(huán)芳烴中含2～4個苯環(huán)的多環(huán)芳烴占總量的90%以上，特別是萘、苊、芴、菲、蒽、芘和熒蒽7種多環(huán)芳烴的含量較高(表2)，這與Yu等[17]的報道相符。此外，Gladen等[18]對200名婦女的胎盤進行了多種多環(huán)芳烴的檢測，結(jié)果除一例胎盤中沒有檢測到苯并芘，其余胎盤中都檢測到了所研究的多種多環(huán)芳烴，證實母體在多環(huán)芳烴中的暴露是普遍現(xiàn)象。而不同研究中檢測到的胎盤多環(huán)芳烴含量是有一定差異的，這可能與居住地點、季節(jié)、職業(yè)、飲食等差異有關，例如Singh等[19]的研究中，胎盤組織里沒有檢測到芴、苯并(a)蒽和苯并(g,h,i)苝，但在本研究中這幾種多環(huán)芳烴都可檢測到。本研究顯示在胎盤中測到的多環(huán)芳烴含量都在ng·g-1水平[20-21]。

表2 胎盤中16種多環(huán)芳烴的含量(單位：ng·g-1)Table 2 The contents of 16 kinds of PAHs in placenta (Unit: ng·g-1)

3.2 胎盤中央與邊緣多環(huán)芳烴含量的比較

將所有樣品的胎盤中央部分和胎盤邊緣部分的數(shù)據(jù)進行t-Test后發(fā)現(xiàn)萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘和二苯并(a,h)蒽5種多環(huán)芳烴在胎盤中央的含量高于胎盤邊緣的含量，具有顯著性差異(P<0.05，圖1)。其他幾種多環(huán)芳烴雖然從數(shù)據(jù)上看胎盤中央的含量高于胎盤邊緣的含量，但均沒有顯著性差異(P>0.05)。

萘、苊烯、苊屬于低環(huán)多環(huán)芳烴，常用于染料、樹脂、殺蟲劑等的生產(chǎn)[22]；而茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽屬于高環(huán)多環(huán)芳烴，作為工業(yè)生產(chǎn)過程中形成的副產(chǎn)物隨廢氣排放，故人們在生活中接觸到這5種多環(huán)芳烴的幾率較大。由于胎盤是胎兒與母體間進行物質(zhì)交換的重要橋梁，中央厚而邊緣薄，臍帶位于胎盤中央，這種特殊的生理結(jié)構可能是造成上述5種多環(huán)芳烴在胎盤中央的分布較胎盤邊緣高的原因之一。

3.3 正常組與病例組胎盤中多環(huán)芳烴含量的比較

對比正常組與病例組胎盤中多環(huán)芳烴的含量可以發(fā)現(xiàn)，無論是邊緣還是中心，16種多環(huán)芳烴中，萘、苊、菲、熒蒽、芘等胎盤中含量較高的多環(huán)芳烴，在正常組胎盤中的含量均高于病例組(圖2和圖3)。這可能是歸因于健康母體的胎盤對污染物的屏障作用較強(胎盤屏障)，將有害物質(zhì)蓄積于胎盤當中，避免胎兒受到毒害。Vipul等[23]，將胎盤樣品分為足月組和早產(chǎn)組，發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)組中胎盤多環(huán)芳烴含量較高，但兩組樣品中多環(huán)芳烴含量差異沒有達到統(tǒng)計學顯著水平。Esther等[24]的報道中指出，持久性有機污染物中的有機氯化合物在母體胎盤和臍帶中的含量是依次遞減的，這是由于污染物是先進入母體再經(jīng)胎盤傳至胎兒，所以其含量分布也是如此。

圖1 胎盤中央與胎盤邊緣5種多環(huán)芳烴含量的比較

圖2 正常組與病例組胎盤中心多環(huán)芳烴含量的比較

圖3 正常組與病例組胎盤邊緣多環(huán)芳烴含量的比較

3.4 胎盤樣品中多環(huán)芳烴的源解析

多環(huán)芳烴在環(huán)境中有較為敏感的協(xié)變性，不同來源會產(chǎn)生不同特性的多環(huán)芳烴組分[25]，因此，不同環(huán)數(shù)的多環(huán)芳烴相對豐度及其同分異構體比值可作為判斷環(huán)境樣品中多環(huán)芳烴來源的指示器[26]。同分異構體比率，是一種常用的判斷多環(huán)芳烴來源的方法，對判斷各種環(huán)境介質(zhì)(如水、沉積物、空氣、土壤和貽貝等)中多環(huán)芳烴來源都適用[27]。如果樣品中Ant/ (Ant+Phe) < 0.1，多環(huán)芳烴主要來源于石油源的污染，樣品中Ant/ (Ant+Phe) > 0.1則是受燃燒源的污染[28]；Fla/ (Fla+Pyr)<0.4可判斷多環(huán)芳烴來自石油源，F(xiàn)la/ (Fla+Pyr) > 0.5表明多環(huán)芳烴主要來源于草本植物、木材和煤碳的不完全燃燒，0.4 < Fla/ (Fla+Pyr) < 0.5說明多環(huán)芳烴主要是由燃油排放造成的；Baa/ (Baa+Chr)也可用于判斷來源，Baa/ (Baa+Chr) < 0.2 來自石油源，在0.2 < Baa/ (Baa+Chr) < 0.35之間屬于混合來源，而Baa/ (Baa+Chr) > 0.35來自燃燒源[29]。本研究通過對胎盤組織中多環(huán)芳烴的來源進行分析，發(fā)現(xiàn)80%研究對象體內(nèi)的多環(huán)芳烴主要來自石油產(chǎn)品的燃燒或暴露于石油產(chǎn)品污染區(qū)域(圖4和圖5)，其中77%的研究對象居住于交通擁擠的城市，而交通運輸是云南省對石油燃料的主要消耗源；石油產(chǎn)品除了燃料外，還包括其他門類，如溶劑及化工原料，蠟、瀝青、焦等，這些石油產(chǎn)品可以用于合成樹脂、染料、增塑劑、包裝材料、殺蟲劑等工業(yè)或農(nóng)業(yè)制品，因此產(chǎn)婦在生產(chǎn)生活中暴露于這些石油產(chǎn)品的機率較大。

本研究在胎盤中檢測到多種多環(huán)芳烴，且部分多環(huán)芳烴在胎盤中央的含量高于邊緣，證實胎盤中有環(huán)境污染物的存在。母體和胎兒之間的物質(zhì)交換需通過胎盤，盡管胎盤屏障可以阻隔部分污染物，然而多環(huán)芳烴依然可通過胎盤屏障進入胎兒體內(nèi),使胎兒在宮內(nèi)就已開始暴露于此類環(huán)境污染物。由于胎兒對多環(huán)芳烴等環(huán)境污染物的易感性高于成人[30-31]，故其健康受到較大威脅。隨著環(huán)境污染問題的日益嚴峻，污染物宮內(nèi)暴露對子代健康的影響已經(jīng)引起了人們的重視，尤其是多環(huán)芳烴，作為一種普遍存在的環(huán)境污染物而備受關注，但具體的生物學作用機制還有待深入探討。除采取各種保護措施減少多環(huán)芳烴對母胎健康的負面影響外，還需從源頭著手，控制污染源的形成，普及妊娠期保健知識，減少和預防各種不良出生結(jié)局的發(fā)生。此外，環(huán)境污染越來越嚴重，在日常生活生產(chǎn)過程中，多重因素可導致不良妊娠結(jié)局的發(fā)生[32-33]，多環(huán)芳烴是否會和其他環(huán)境污染物共同作用引起不良妊娠結(jié)局，這是今后需要深入探討的問題。

圖4 多環(huán)芳烴來源分析：Ant/ (Ant+Phe)和Fla/ (Fla+Pyr)

圖5 多環(huán)芳烴來源分析：Baa/ (Baa+Chr)和Fla/ (Fla+Pyr)

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Distribution and Source Apportionment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon in Human Placentas

Chen Xiao1,Ai Fang1,Wu Min2,Peng Juan1,Dong Xudong1,*

1.Yunnan Province First People's Hospital (Kunming University of Science and Technology Affiliated Hospital),Kunming 650032,China 2.Faculty of Environmental Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China

4 December 2014 accepted 19 January 2015

The distribution and source analysis of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) in placentas were investigated in this study.A total of 30 placentas were randomly chosen between June 2012 and June 2013 in the Obstetrical Department of the First People’s Hospital of Yunnan Province.Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was employed to determine PAHs content in placenta.The distribution of PAHs in the center and at the edge of placenta was compared,and the source apportionment for PAHs was analyzed.The results showed that 16 PAHs could be detected in the placentas.Among all the PAHs found in the placentas,a substantial portion ,i.e.,90 percent of the moleucles were comprised of 2 to 4 rings.Proportion of naphthalene,acenaphthene,fluorene,phenanthrene,anthracene,pyrene,and fluoranthene were obviously larger than those with higher rings.Naphthalene,acenaphthylene,acenaphthene,indeno (1,2,3- c,d) pyrene and dibenzoanthracenein in the middle of placentas were significantly higher than those on the edge (P<0.05).Source apportionment analysis elicited that 80 percent of PAHs in the placentas could be attributed to the exposure of petroleum and their combustion products.PAHs content in abnormal placentas were found to be higher than the normal placentas though not at a significant level.

polycyclic aromatic hydrocarbons; placenta; distribution; source apportionment

國家自然科學基金項目(41361086)；云南省聯(lián)合專項(2012FB091)；云南省中青年學術和技術帶頭人后備人才資助項目(2008PY045)；云南省科技廳重點項目(2014FA046)

陳曉(1991-)，女，碩士研究生，研究方向為環(huán)境醫(yī)學，E-mail：cx251725185@sina.com；

*通訊作者(Corresponding author)，E-mail: dxdck2007@tom.com

10.7524/AJE.1673-5897.20141204001

2014-12-04 錄用日期：2015-01-19

1673-5897(2015)4-210-09

X171.5

A

董旭東(1965—)，女，博士，教授，主任醫(yī)師，主要研究方向為環(huán)境醫(yī)學。

陳曉，艾芳，吳敏,等.胎盤內(nèi)多環(huán)芳烴分布及源解析研究[J].生態(tài)毒理學報，2015,10(4): 210-218

Chen X,Ai F,Wu M,et al.Distributionand source apportionment of polycyclic aromatic hydrocarbon in human placentas [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2015,10(4): 210-218(in Chinese)