环境雌激素对生物的影响课件

环境雌激素对生物的影环境雌激素对生物的影响及其降解和生物标志响及其降解和生物标志物的研究物的研究 环境雌激素对生物的影响及其降解和生物标志物的研究 1 11 环境激素概述环境激素概述2 环境雌激素的作用机制环境雌激素的作用机制3 环境雌激素环境雌激素对生物的影响对生物的影响4 环境环境雌激素在生物体内的富积雌激素在生物体内的富积5 环境环境雌激素的降解雌激素的降解6 生物标志物生物标志物应用于对环境激素的评价应用于对环境激素的评价7 环境环境雌激素的研究趋势雌激素的研究趋势1 环境激素概述2 21 环境激素概述环境激素概述环境激素（Environmental hormone），是指外源性干扰生物与人体正常内分泌机能的化学物质。目前环境激素问题已发展到威胁人类生存的程度。环境激素一旦产生，就会直接并且持久的危害动植物和人类。1 环境激素概述3 3环境激素对生物和人类健康的危害 环境激素类化合物严重影响人类及野生动物的健康和安全，其主要表现为：生育力下降、性别变化及卵的孵化率降低，甚至导致灭绝。环境激素是造成动物生殖功能障碍以至于野生动物濒临灭绝的重要原因。同时环境激素通过各种途径直接或间接进入人体内，改变了人体的激素平衡状态，严重影响了人类健康。环境激素对生物和人类健康的危害 环境激素类化合物严重影响人类4 4环境激素的分类 天然雌激素和合成雌激素。天然雌激素是从动物和人尿中排出的一些性激素。合成激素包括与雌二醇结构相似的类固醇衍生物，也包括结构简单的同型物。环境雌激素（environmental estrogens）通常包括类似于雌激素的外源化学物质如壬基酚、双酚A、已烯雌酚、17-乙炔基雌二醇等和环境中的内源性雌激素如17-雌二醇、17-雌二醇、雌三醇、雌酮。植物雌激素。这类物质是某些植物产生，并具弱激素活性的化合物，以非甾体结构为主。这些化合物主要有异酮类、木质素和拟雌内醇。具有雌激素活性的环境化学物质。这类物质主要包括：杀虫剂；多氯联苯和多环芳烃；非离子表面活性剂中烷基苯苯酚化合物酚化合物；食品添加剂（抗氧化剂）双酚双酚A。环境激素的分类 天然雌激素和合成雌激素。天然雌激素是从动物和5 5测评环境激素的主要方法 动物子宫促生长试验 细胞增殖试验 受体结合试验 受体激活试验 定量分析雌激素诱导的内源性基因的表达水平 卵黄蛋白原(VTG)是一种由雌激素诱导而在肝脏中表达的脂蛋白卵黄蛋白的前体，通过ELISA等方法检测VTG的含量，可反映化合物的类雌激素作用。该方法灵敏度较高，操作方便，也较经济，是一种很有前途的测评方法。基因重组测评系统 根据雌激素的分子作用机制，采用现代分子生物学方法与技术将雌激素受体基因、激素应答元件和报告基因等，在细胞或酵母等真核系统中表达，从而建立起相应的测评系统。测评环境激素的主要方法 动物子宫促生长试验 6 62 环境雌激素的作用机制环境雌激素的作用机制 当环境激素进入生物体后，主要通过雌激素受体(ER)介导、拮抗雄激素受体(AR)或其它受体介导的通路发挥作用，以及影响与受体无关的细胞信号传递途径，干扰胚胎发育过程中多种基因的表达及诱变效应，影响细胞的分裂增殖，表现出各种生物效应，诱使机体渐渐改变某些生化反应，在体内发出错误信息，从而破坏生物体的正常代谢、内分泌和生殖机能。2 环境雌激素的作用机制7 73 环境环境雌激素对生物的影响雌激素对生物的影响水蚤在胚胎期暴露于0.5-10 g/L的除草剂阿特拉津、或DDT、甲氧氯和壬基酚等而导致性别向雄性化分化。暴露于0.5 mg/L已烯雌酚可导致第一代水蚤的蜕皮率下降。具有雌激素活性的外源物质硫丹、酞酸二乙酯和多氯联苯会显著延长水蚤完成4次蜕皮时间。外源雌激素与蜕皮激素受体的结合抑制了壳二糖酶的活性，扰乱了蜕皮激素的生物合成，导致水蚤蜕皮时间的延长。3 环境雌激素对生物的影响8 8钛酸四丁酯能引起多种海产腹足动物的“性畸变”（雌性动物体内附加了雄性动物的性器官），从而严重影响该动物的繁殖，甚至可导致物种的绝灭。双酚A和辛基酚可导致淡水螺（Marisa cornurietis）出现超雌性化现象，雌性个体的雌性性器官增加，性腺增生，卵母细胞增多，这种现象同时也出现于海水螺（Nucella lapillus）中。环境雌激素对生物的影响课件9 9乙炔基雌二醇的释放是产生雌雄同体鱼的真正原因，并在其它河流中发现了雌激素活性的物质，包括雄鱼血液中存在高浓度的属于雌性成熟特征的卵黄蛋白原和在假性雄鱼中出现卵母细胞，而环境雌激素壬基酚可能是其主要影响因素，通过对成年雄鳟（Oncorhynchus mykiss）的实验也证明壬基酚可诱导卵黄蛋白原的形成和抑制雄性腺的发育。低于1 ng/L的17-乙炔基雌二醇(EE2)能导致魟鳟产生卵黄蛋白原，而4 ng/L的EE2可导致幼鱼的性畸形，其第二性征发生改变。环境雌激素可导致鱼类种群生存力和渔业资源下降。环境雌激素对生物的影响课件1010爬行类和鱼类动物的雌性化、繁殖异常，美国佛罗里达州又发现短吻鳄（Alligator spp.）的孵化率从90降到18，体内的睾丸酮含量显著下降，而雌性的性腺异常，排入水中的天然或人工合成的环境雌激素是导致这些现象的主要原因，。环境雌激素对生物的影响课件11114 环境环境雌激素在生物体内的富积雌激素在生物体内的富积环境雌激素一方面通过水体的传递并积累于生物体内，另一方面通过食物链的传递而发生作用，在生态系统中，环境激素通过生物浓缩、生物积累和生物放大等途径增大浓度，实现对生物和人类的更大危害。环境激素是人们在生产、生活中产生的，防治环境激素的根本对策是不向环境中释放，杜绝环境激素产生的源头，如不焚烧垃圾，严格控制农药的使用，不使用泡沫塑料容器等。4 环境雌激素在生物体内的富积12125 环境环境雌激素的降解雌激素的降解人工合成的雌激素药物，如乙炔基雌二醇在体内的稳定性高于雌二醇等天然雌激素，但低于杀虫剂等人工合成的雌激素类化合物；有关环境激素的生物降解方面的研究很少并处于起步阶段。双酚和酞酸酯是我们日常用品如塑料餐具等的主要化工原料。日本学者从海水中分离到一种能在20-30天内完全分解双酚A的细菌；并发现水鳖科植物、金鱼藻科植物和睡莲科植物对双酚和酞酸酯具有较强的吸收作用。5 环境雌激素的降解1313环境中的双酚A双酚A是一种人工合成的化学物质，原本在自然界中并不存在。但近几年在世界各地各种水体中都有发现。据日本环境厅调查，日本各地的河川和港湾淤泥中都检测到了双酚双酚A，在韩国工业中心蔚山海湾及其附近也检出了双酚双酚A，欧洲的北海、易北河支流中也发现了双酚双酚A。环境中的双酚A双酚A是一种人工合成的化学物质，原本在自然界中1414双酚A的释放 双酚双酚A是生产塑料的原材料，当这些塑料被用来作为食品容器，或用来收集、制备人类血液制品的包装材料时，双酚A就可能从各种包装材料中释放出来，造成环境污染。受污染的食品或血液制品经消化道和血液直接进入人体，其危险性已引起人们的广泛关注。双酚A的释放 双酚A是生产塑料的原材料，当这些塑料被用来作为1515食品中的双酚A 食品中双酚A主要来源于聚碳酸酯容器和容器内壁环氧树脂涂料的溶出。有实验表明，开水注入新奶瓶后，会有0.155.5g/L的双酚A产生。实验结果表明:未经过高压加热灭菌的饮料和新罐中双酚A基本未检出，而经过高压灭菌的饮料和旧罐，其溶出量较高。食品中的双酚A 食品中双酚A主要来源于聚碳酸酯容器和容器内壁1616生物材料中的双酚A 聚碳酸酯、环氧树脂和甲基丙酸烯作为生物材料，因其独特的物理化学性质而广泛用于人眼睛的水晶体，外伤的接合剂，牙齿密封剂等。最近，在被治疗的病人睡液中发现双酚A。将有牙齿密封剂的病人立即取唾液样，其中检出了双酚A，且酵母雌激素鉴别实验也证实了睡液样品具有雌激素活性。生物材料中的双酚A 聚碳酸酯、环氧树脂和甲基丙酸烯作为生物材1717 双酚A的检测方法到目前为止，BPA的检测方法有：双波长分光光度法、GC法、LC、GC-MS法、HPLC法、高效液相色谱紫外法(HPLC-UV)、LC-MS法、反相液相色谱法、极谱法及ELISA法等。而对于荧光法，国内外也在开展此方面的研究。双酚A的检测方法到目前为止，BPA的检测方法有：双波长分光1818双酚A的降解细菌对双酚A的降解。微生物降解是利用从自然界筛选得到的或人工改造得到的微生物对其进行降解。1992年，Lobos等从1家塑料制造厂污水处理设备的污泥样品中分离出了一株可降解双酚A的革兰阴性好氧菌。2002年，日本学者分离出了2株双酚A高效降解菌，降解率达到90，经鉴定为假单胞菌属。双酚A的降解细菌对双酚A的降解。1919 真菌及其产生的酶对双酚A的降解。日本学者发现担子菌类的一些菌可以降解双酚A。在足够长的时间后，真菌可以完全清除溶液中双酚A的活性，并且他们从这些真菌中提取的一些过氧化物酶对双酚A有降解作用，在体外实验中，这些酶将双酚A降解为己雌酚、苯酚、4-异丙基苯酚、4-异丙烯基苯酚，可见其降解机制与细菌不同。真菌及其产生的酶对双酚A的降解。2020二氧化钛对双酚A的光催化降解。在浓度为175 m mol/L的双酚A溶液中加入二氧化钛制成悬液，用10 mW 的紫外线照射20 h，HPLC检测不到双酚A，经雌激素效应酵母检测系统检测发现水溶液的雌激素效应不到原溶液的l。二氧化钛对双酚A的光催化降解。2121天然水体腐殖质对双酚A光降解。展漫军、杨曦等人以中压汞灯模拟太阳光光源，研究了双酚A(BPA)在水体腐殖质中的光降解过程，探讨了不同来源的腐殖质、腐殖质浓度、BPA初始浓度、溶解氧等因素对BPA光解速率的影响实验结果表明，BPA在纯水体系中直接光解很慢，但在腐殖质溶液中光解迅速，符合拟一级动力学反应改变BPA初始浓度对BPA光解速率的影响不明显，增大溶解氧浓度会抑制BPA光解。天然水体腐殖质对双酚A光降解。2222 电化氧化双酚A。双酚A也可通过电化氧化的方法去除。用碳纤维做电极，在中性水溶液中，双酚A会被氧化，在电极的阳极形成薄膜，从而达到去除目的。在浓度较低的溶液中，能达到较高的去除率。阳极形成的薄膜中，双酚A可达到2x10-9molcm3。电化氧化双酚A。2323物理方法。双酚A是一种有机物，可以通过吸附的途径去除。用-环糊精壳聚糖聚合物来吸附去除水中的双酚A有一定效果。物理方法。24246 生物标志物生物标志物应用于对环境激素的评价应用于对环境激素的评价进入环境的化学物质的生物效应、环境影响和生态风险进行评价已成为环境科学一个重要的研究内容。生物标志物在早期预测和预报个体水平和个体水平以上的效应，反映生物体从健康到疾病这一连续谱上的确切位置，掌握污染物危害发生前生物标志物的情况就可以制定预防性的管理措施，及时避免或减轻环境污染的危害。6 生物标志物应用于对环境激素的评价2525生物标志物 生物标志物（Biomarker）是生物体受到严重损害之前在不同水平上因受环境污染物影响而异常化的信号指标，是通过测定体液、细胞或组织的各种反应，用生物化学、免疫学、遗传学等方法来指示污染物的存在与否及生物个体的反应。生物标志物 生物标志物（Biomarker）是生物体受到严重2626 生物标志物的一般特性 作为生物标志物一般必须具有以下一些特性：（1）具有一定的敏感性，生物标志物的敏感性应高于一般生物检测指标；（2）反应要有一定的稳定时间，同时要快速；（3）在分子和生化水平上的效应（效应生物标志物）与高级生物学水平上的效应（如生长、繁殖）联系在一起；（4）具有一定野外应用价值；（5）要求选取对受试生物损害较小的指标，技术易于掌握。生物标志物的一般特性 作为生物标志物一般必须具有以下一些特2727生物标志物技术的优越性（1）可反映污染物暴露的时空变化和历史情况。（2）可联系微观和宏观效应。（3）直接联系污染物浓度与效应。（4）可确定各种暴露途径之间的差异。（5）综合了多种污染物的相互作用。（6）判定污染物引起的效应对生物个体或生态上的意义。（7）可对长期生态效应进行短期预测。生物标志物技术的优越性（1）可反映污染物暴露的时空变化和历2828生物标志物的研究与应用通过生物标志物的研究可以阐明各种污染物的作用机理，确定各种污染物与生物体之间已发生的相互作用，从而来研究特定环境问题。生物标志物检测是有毒污染物的监督和管理、环境质量的监测和评价的有效工具。应用生物标志物进行检测可以在最早期阶段发现污染物的危害，揭示环境的污染情况。生物标志物的检测还是风险评价的有效工具。生物标志物的研究与应用通过生物标志物的研究可以阐明各种污染物29297 环境环境雌激素的研究趋势雌激素的研究趋势(1)对我国工业发达地区代表性水体中环境雌激素种类及在水生生物体内富集与释放代谢动力学的研究，获得其分配、归趋、迁移、转化的行为规律，结合天然水体中环境雌激素对水生生物的综合影响。(2)通过长期暴露实验获得我国天然水体中主要存在的环境雌激素对水蚤、贝类、甲壳类、鱼类、两栖类性别比例、性腺发育、血液中卵黄蛋白原、繁殖能力、变态、特定年龄阶段等影响。7 环境雌激素的研究趋势3030(3)进行环境雌激素对水生生物低浓度下的联合作用试验，以及低浓度水平下的环境雌激素及其混合物对水产品的产量和质量的影响。(4)建立环境雌激素对渔业资源量、种群、群落及生态系统影响的定量生态风险分析与评价方法，获得环境雌激素通过食物链的传递规律。(3)进行环境雌激素对水生生物低浓度下的联合作用试验，以及3131（5）调查环境雌激素的行为机制，模拟环境雌激素的生物积累过程，结合国外已有的模型，建立新的生物模型，模拟环境雌激素对水生野生生物和人类健康的定量风险评价，结合健康风险管理方法，为决策者和渔业管理机构提供科学的参考与依据。（6）筛选具有超强降解能力的细菌和水生植物，降低并去除水环境的中痕量环境雌激素。（5）调查环境雌激素的行为机制，模拟环境雌激素的生物积累过程3232