环境雌激素研究进展

评 述第45卷 第21期 2000年11月

环境雌激素研究进展

杜克久 徐晓白*

(中国科学院生态环境研究中心, 北京 100085. * 联系人, Email: [email protected])

摘要 环境雌激素通过雌激素受体以及其他的细胞核受体或通过细胞中的信号传递系统, 如离子

通道

现代农业对农药的过分依赖都对环境造成

了 极大的污染. 越来越多的证据表明, 存在于环境中一些人工合成的化学物质具有体内雌激素的生物效应,

它们可干扰鸟类

内分泌干扰剂

(endocrine disrupters)

4]等. 这些物质在环境中的暴露对人类生殖健康负

面影响的证据也越来越多.

近年来的隐睾症

阴阳人

精液密度以及精子数量的报道存在争议, 但过去50年中某些地区确实存在男性

精液数量明显下降之趋势[613], 所以有人将它们比喻为威胁人类存亡的定时炸弹[14]. 鉴于它们深远的负面效应, 类雌激素环境污染物的研究已经受到各国尤其是欧美以及日本等工业发达国家相当高度的重视[14

1996年16年间, 对全国39

个市县的万名健康男性的精液量

骨骼以及

大脑的发育息息相关. 目前就雌激素作用机制比较公认的是受体介导理论. 雌激素分子作为一种配体(ligand)和雌激素受体(ER-α)结合, 导致原结合于受体上的热休克蛋白-90(hsp90)从受体上解离下来; 结合了配体的雌激素受体发生构象改变并同型二聚体化(homodimerize), 这种同型二聚体复合物和DNA上雌激素反应元件(EREs)具有高度亲和能力(雌激素反应元件为位于

5

2241

第45卷 第21期 2000年11月评 述

出各种生理效应. 最近又发现雌激素分子还可以和另一雌激素受体亚型(ER-β)结合, 并通过DNA上的AP1反应原件以和ER-α相反的介导模式影响ER介导的基因转录活性, 如17β-雌二醇和ER-α结合通过DNA上的AP1反应元件激活并提高报告基因的转录, 然而和ER-β结合则抑制转录[18

-DDE, 利谷隆(linuron), vinclozolin以及某些PAHs 可和雄激素受体结合, 在体内

和体外抑制其活性并具有抗雄激素的生理效应. 近来的一些证据表明其他的细胞核受体对环境化学物质也是敏感的, 如糖皮质醇激素受体和甲状腺激素受体等[27].

除受体模式外, 环境雌激素通过直接调节细胞信号途径产生应答的证据也很多, 如高浓度的

p,p

¼ºÏ´Æ·Ó(DES)

等物质对微管

Ca2+

浓度以及钙调蛋白

2 000种新的化学物质. 这些化学物质都可能对环境以及人类健康构成极大的危害. 在环境污染物中有许多物质具有雌激素活性, 世界范围内对有关数据的统计目前尚无准确定论,大约有

50

2242

评 述第45卷 第21期 2000年11月

2.1

农药类物质

使用农药是现代农业提高作物产量的重要手段之一, 但它确实是一把双刃剑. 由于长期和大量地使用, 尤其是农药发展早期人们对它们在自然界中迁移转化规律以及在生物体中的代谢途径

难降解的农药如大多数的

有机氯农药进入环境, 并通过生物富集和食物链造成了在动植物体内, 甚至在人体内的积累,出现了严重的农药残留问题. 这类农药对环境的污染, 特别是目前大量证据显示它们当中有些具有雌激素活性并可能影响实验动物

乙基

对硫磷以及马拉硫磷等少数几种外大部分是有机氯农药. 值得着重指出的是这部分农药公认的脂溶

在Wister cats中导致胚胎毒性[53]

和p,p

3个数量级,我们认为这极有可能在三氯杀螨醇和其中所含杂质(如一些

表1 具有雌激素活性证据的农药

名称

DDT及代谢产物*引发的主要生物效应促子宫活性, 影响E2与ER和hPR结合, 胞间通讯以及钙离子浓度

等细胞内其他信号传递系统文献[30

56]

抗雄激素Vinclozolin

*其他类农药: 六氯苯, 五氯酚, 三氯苯氧乙酸, 二氯苯氧乙酸, 莠去津, 系马津, 乙基对硫磷, 西

维因, 氯丹*, 艾氏剂*, 异狄氏剂*, 七氯*, 马拉硫磷, 灭多虫, 除草醚

*表示POP类化合物[5][14]

2243

第45卷 第21期 2000年11月评 述

DDT)之间存在协同作用. 三氯杀螨醇的这种细胞增殖效应也得到了小鼠促子宫效应实验结果的支持, 因此我们认为将三氯杀螨醇列入环境雌激素怀疑名单中是非常有必要的[55, 56].

图1 p,p

2.2

添加剂

添加剂可以通过多种途径和人类直接接触并可能进入人体, 和我们关系密切的主要有食品添加剂多氯联苯(PCBs)类

二口恶英是人类生产活动产生的副产品, 对其生成

影响过氧化酶活性

以及EGF受体和c-fos原致癌基因mRNA水平. 并抑制E2诱

导的MCF-7细胞的增殖以及160 ku蛋白的分泌[59]. 最近研究显示TCDD可使大鼠胚胎细胞的染色体缺失[63].

多氯联苯(PCBs)是由209种同类物组成的一组氯代芳烃化合物, 具有潜在的致癌生物效应. 世界各国真正对PCBs进行大量研究始于60年代末, 即在1968年日本发生了举世震惊的“米糠油中毒事件”后人们才对其造成的环境污染的严重性给予高度的重视. PCBs作为一种典型的持久性有机污染物(POP), 由于其污染的广泛性

对受体结合

子宫效应等方面[32, 63特异蛋白和酶活性的诱导以及小鼠促

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评 述第45卷 第21期 2000年11月

1254的生物活性高. MCF-7细胞增殖实验中国产PCB3和PCB5在大约30

pmol

ëàÊóÒÔ¼°´óÊóµÄÑÐ

¾¿·¢ÏÖǦµÄ×÷ÓÿÉÓɸ¸Ìå×ªÒÆ¶ø¶ÔÏÂÒ»´úÔì³ÉËðº¦, 这包括新生儿的体重以及存活率的降低[74]. Telisman等[75]

总结了铅

精子

活动能力下降以及出现大量的异常精子等现象. 最近的流行病学调查也表明铅的中等职业接

触可以导致男性工人生育率下降

细胞第二信使系统等而发生作

用[14, 74].

2.5 多环芳烃类物质(PAHs)

多环芳烃同样是典型的有机污染物. 这类人类活动的副产品主要产生于有机物的不完全燃烧过程, 在石油产品以及木材处理过程中的化学混合物中都含有这类物质. 许多证据显示一些PAHs可诱发啮齿类动物乳腺肿瘤的发生. 其作用机制被认为是: PAHs代谢成具有活性的中间代谢物以后, 可以和DNA共价结合, 从而发挥它们的致癌作用[79, 80]. 另有证据显示PAHs可通过影响钙离子体内平衡, 调节人乳腺上皮细胞的增殖, 进而可能引发肿瘤的形成[81

2245

第45卷 第21期 2000年11月评 述

2.6

植物来源的雌激素 植物来源的雌激素是存在于植物体内的天然激素物质, 适量植物来源的雌激素对人类是有益的, 如东方人比西方人低的乳腺癌发病和饮食结构有关, 主要区别在于东方人高豆制品摄取. 但在发现羊食用了豆科植物草木樨出现不育现象后, 人们才醒悟该类物质应该还存在副效应. 研究发现它们超过一定量以后, 也会像化学合成物质一样产生干扰内分泌的作用. 如存在于植物体内的类黄酮物质可导致动物的不育; 虽然5, 6, 7-三羟基黄酮(baicalein)

橙皮素(hesperetin)

benzo- flavone)三羟基黄酮(apigenin) 槲皮苷(quercetin)以及染料木因(gest- ein)都有抗细胞增殖能力, 但其中只有染料木因和雌激素受体结合. 7, 8-苯唑黄酮(7,8-

酶以及还原酶的活性[27]. 烷基酚化

学物质(alkylphenolic chemicals)中的辛基酚(octylphenol)[58]和壬基酚(p-nonyl-phenol NP)[98]2246

评 述第45卷 第21期 2000年11月

培养基中使用的酸碱指示剂酚红(phenol red)[99, 100], 以及一些非离子型表面活性剂[101]也都有弱雌激素活性的报道.

3 总结和展望

20世纪初由于人类科学水平的局限性, 包括农药在内的大量化学品的盲目使用对环境造成了严重污染. 它们所产生的后果之一

们面前. 带着众多的疑惑和恐惧,

医疗

环境雌激素问题在人类进入21世纪之际突现在我造船

男性和女性都被卷入了这场骚动. 从以上罗列的研究结果也不难看出, 目前在对雌激素作用机制尚不清楚的情况下对环境污染物雌激素生物活性的研究还处于探索性研究阶段,我们仅仅根据有限的实验数据来推测哪些环境污染物可能具有雌激素活性, 而且尚无足够的在人体中负面效应的证据. 所以雌激素以及类雌激素环境污染物作用机制的深入研究, 对了解和确定一种环境污染物的雌激素性质十分必要.

随着分子生物学实验方法的渗透

2247

第45卷 第21期 2000年11月评 述

13

14

15 Hulka B S, Liu E T, Lininger R A. Steroid hormones and risk of breast cancer. Cancer, 1993, 74: 1111~1124出云谕明. 威胁人类存亡的定时炸弹环境荷尔蒙. 深圳: 海天出版社, 1999井口泰泉. 环境荷尔蒙的现状及其今后动向. 98’中日环境测试技术与环境管理研讨会论文集. 北京: 中日友好环境保

护中心, 国家环境分析测试中心, 1998. 3~13

16 Reiter L M, Derosa C, Kavlock R J, et al. The U. S. federal framework for research on endocrine disrupters and an analysis

of research programs supported during fiscal year 1996. Environmental Health Perspectives, 1998, 106: 105~113

17 徐晓白. 化学(物质)污染与可持续发展. 见:

周光召

2248-

评 述第45卷 第21期 2000年11月

DDD) increase intracellular calcium in rat mymetrial smooth muscle cells. Toxicol App Pharmacol, 1995, 135: 147~15536 Arnold S F, Robinson M K, Notides A C, et al. A yeast estrogen screen for examining the relative exposure of cells to

natural and xenoestrogens. Environmental Health Perspectives, 1996, 104: 544~548

37 Guillette L J Jr, Gross T S, Masson G R, et al. Developmental abnormalities of the gonad and abnormal sex hormone

concentrations in juvenile alligators from contaminated and control lakes in Florida. Environmental Health Perspectives,1994, 102: 680~688

38 Guillette L J Jr, Gross T S, Gross D, et al. Goadal steriodogenesis in vitro from juvenile alligators obtained from

contaminated or control lakes. Environmental Health Perspectives, 1995, 103(Suppl 4): 31~36

39 Steinmetz R, Young P M, Caperell-Grant A, et al. Novel estrogenic action of the pesticide residue β-Hexachlorocyclo-

hexane in human breast cancer cells. Cancer Research, 1996, 56: 5403~5409

40 Bulger W, Mucitell R M, Dutter D. Studies on the in vivo and in vitro estrogenic activities of methoxychlor and its

metabolites, role of hepatic mono-oxygenase in methoxychlor activation. Biochem Pharmacol, 1975, 27: 2323~2417

41 Rudel R. Predicting health effects of exposures to compounds with estrogenic activity: Methodological issues. Environmen-

tal Health Perspectives, 1997, 105 (Suppl 3): 655~663

42 Johnson D C, Sen M, Dey S E. Differential effects of dichlorodiphenyl-trichloroethane analogs, chlordecone, and 2, 3, 7, 8-

tetrachlorodibenzo-p-dioxin on establishment of pregnancy in the hypophysectomized rat. Proc Soc Exp Biol Med, 1992,199: 42

43 Hammond P B, Katzenellenbogen B S, Krauthammer N, et al. Estrogenic activity of the insecticide chlordecone (Kepone)

and interaction with uterine estrogen receptors. Proc Natl Acad Sci USA, 1979, 76: 6641

44

45

46 Bulger W H, Knpfer D. Estrogenic action of DDT analogs. Am J Ind Med, 1983, 4: 163Colby H D. Adrenal gland toxicity: chemically induced dysfunction. J Am Cell Toxicol, 1988, 7: 45~69Soto A M, Chung K L, Snnenschein C. The pesticides endosulfan, toxaphene, and dieldrin have estrogenic effects on human

estrogen-sensitive cells. Environmental Health Perspectives, 1994, 102: 380~383

47 Klotz O M, McLachlan J A, Arnold S F. Identification of environmental chemicals with estrogenic activity using a combi-

nation of in vitro assays. Environmental Health Perspectives, 1996, 104: 1084~1089

48 Cool J C, Mullin L S, Frame S R, et al. Investigation of a mechanism for Leydig cell tumorigenesis by linuron in rats.

Toxicol Appl Pharmacol, 1993, 119: 195~204

49 Rehnberg G L, Goldman J M, Cooper R L, et al. Effect of linruon on the brain-pituitary-testicular reproductive axis in the rat.

Toxicologist, 1988, 8: 121~123

50 Garey J, Wolff M S. Estrogenic and antiprogestagenic activities of pyrethroid insecticides. Biochem Biophys Res Comm,

1998, 251: 855~859

51 Go V, Garey J, Wolff M S, et al. Estrogenic potential of certain pyrethroid compounds in the MCF-7 human breast cancer

cell line. Environmental Health Perspectives, 1999, 107: 173~177

52 Donald R, Clark J R, Spann J W, et al. Dicofol (Kelthane)-induced eggshell thinning in captive American kestrels.

Environmental Toxicology and Chemistry, 1989, 9(8): 1063~1069

53

54

55 戴宗智, 祝寿芬, 张毓武, 等. 三氯杀螨醇的致畸性和致突变性研究. 中华预防医学杂志, 1987, 21(4): 238~239Zahm S H, Ward M H. Pesticides and childhood cancer. Environmental Health Perspectives, 1998, 106 (Suppl 3): 893~908Schwarzbach S E, Shull L, Grau C R. Eggshell thinning in ring doves exposed to p,

p

227

56 赵炳顺, 邹继超, 储少岗, 等. 小鼠子宫增重法检测国产三氯杀螨醇的雌激素生物活性. 环境科学学报, 2000, 20(2):222

2249

第45卷 第21期 2000年11月评 述

plasticizers, are weakly estrogenic. Environmental Health Perspectives, 1995, 103: 582~587

59 Routledge E J, Sumpter J P. Structural features of alkyphenolic chemicals associated with estrogenic activity. J Biol Chem,

1997, 272: 3280~3288

60 Krishnan A V, Stathis P, Permuth S F, et al. Bisphenol-A: an estrogenic substance is released from polycarbonate flasks

during autoclaving. Endocrinology, 1993, 132: 2279~2286

61

62 郑明辉, 刘鹏岩, 包志成, 等. 二口恶英的生成及降解研究进展. 科学通报, 1999, 44(5): 455~463Safe S, Astrjoff B, Hareis M, et al. 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) and related compounds as antioestrogens:

characterization and mechanism of action. Pharmacology & Toxicology, 1991, 69: 400~409

63 Schiestl R H, Aubrecht J, Yap W Y, et al. Polychlorinated biphenyls and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin induce

intrachromosomal recombination in vitro and in vivo. Cancer Research, 1997, 57: 4378~4383

64 McKinney J D, Waller C L. Polychlorinated biphenyls as hormonally active structure analogues. Environmental Health

Perspectives, 1994, 102: 290~297

65 Hansen L G. Stepping backward to improve assessment of PCB congener toxicity. Environmental Health Perspectives, 1998,

106: 171~189

66 Safe S. Toxicology, structure-function relationship, and human and environmental health impacts of polychlorinated biphe-

nyls: progress and problems. Environmental Health Perspectives, 1992, 100: 259~268

67 Kadavanti P R S, Ward T R, McKinney J D, et al. Increase [3H]phorbol ester binding in rat cerebellar granule cells and

inhibition of 45Ca2+ sequestration in rat cerebellum by polychlorinated biphenyl ether congeners and analogs: structure-activity relationships. Toxicol Appl Pharmacol, 1996, 138: 251~261

68 Lawrence J F, Seegel R F, Ganety P E, et al. Symposium overview : toxicity of non-coplanar PCBs. Toxicological Sciences,

1998, 41: 49~61

69 Byrne J J, Carbone J P, Hanson E A. Hypothyroidism and abnormalities in the kinetics of thyroid hormone metabolism in

rats treated chronically with polychlorinated biphenyl and polybrominated biphenyl. Endocrinology, 1987, 121: 520~52770 王极德, 陈荣莉, 蒋 可, 等. 多氯联苯(PCB)

分析方法的研究

107

72 Sadik O, Witt D M. Monitoring endocrine-disrupting chemicals. Environmental Sciences & Technology, 1999, 33:

368A~374A

73

74

75 Hileman B. Low-dose problem vexes endocrine testing plans. C& EN, 1999, 27~31WHO. Environmental Health Criteria 3. Geneva: WHO, 1977Telisman S, Cvitkovic P, Jurasovic J, et al. Semen quality and reproductive endocrine function in relation to biomarkers of

lead, cadmium, zinc and copper in men. Environmental Health Perspectives, 2000, 108(1): 45~53

76 Gennart J P, Buchet J P, Roels H, et al. Fertility of male workers exposed to cadmium, lead, or manganese. Am J Epodemiol,

1992, 135: 1208~1219

77 Lin S, Hwang S A, Marshall E G, et al. Gentility rates amount lead workers and professional bus drivers a comparative study.

Ann Epidemiol, 1996, 6: 201~208

78 Lindbohm M L, Sallmen M, Anttila A, et al. Taternal occupational lead exposure and spontaneous abortion. Scanned J Work

Environ Health, 1991, 17: 95~103

79

80 Miller J A. Carcinogenesis by chemicals: an overview, clews Memorial Lecture. Cancer Research, 1970, 30: 559~571Ethier S P. Primary culture and serial passage of normal and carcinogen-treated rat mammary epithelial cells in vitro. J Natl

Cancer Inst, 1985, 74: 1307~1318

81 Ethier S P, Kudula A, Cundiff K C. Influence of hormone and growth factor interactions on the proliferative potential of

normal rat mammary epithelial cells in vitro. J Cell Physiol, 1987, 132: 161~167

2250

评 述第45卷 第21期 2000年11月

82 Ethier S P, Chiodino C, Jones R F. Role of growth factor synthesis in the acquisition of insulin/insulin-like growth factor I

independence in rat mammary carcinoma cells. Cancer Research, 1990, 50: 5351~5357

83

84 Aaronson S A. Growth factors and cancer. Science, 1991, 254: 1146~1153Glenney J R. Tyrosine-phosphorylated proteins: mediators of signal transudation from the tyrosine kinases. Biochim

Biophys Acta, 1992, 1134: 113~127

85 Archuleta M M, Schieven G L, Ledbetter J A, et al. 7,12-Dimethylbenz[α]anthracene activates proteintyrosine kinases Fyn

and LcK on the HPB-ALL human T cell line and increases tyorsine phosphorylation of phospholipase C-γ1. Formation ofinositol 1,4,5-triphosphate and mobilization of intracellular calcium. Proc Natl Acad Sci USA, 1993, 90: 6105~6109

86 Stampfer M R, Yaswen P. Culture systems for study of human mammary epithelial cell proliferation, differentiation, and

transformation. Cancer Survey, 1993, 18: 7~34

87 Krieger J A, Davila D R, Lytton J L, et al. Inhibition of sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium-ATPases (SERCA) by

polycyclic aromatic hydrocarbons in HPB-ALL human T cells and other tissues. Toxicol Appl Pharmacol, 1993, 133:102~108

88 Tinhofer I, Maly K, Dietl P, et al. Differential Ca2+ signaling induced by the activation of the epidermal growth factor and

nerve growth factor receptors. J Biol Chem, 1996, 271: 30505~30509

89 Tannheimer S L, Barton S L, Ethier S P, et al. Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons increase intracellular Ca2+ and

cell proliferation in primary human mammary epithelial cells. Carcinogenesis, 1997, 18: 1177~1182

90 Weis L M, Rummel A M, Masten S J, et al. Bay or bay-like regions of polycyclic aromatic hydrocarbons were potent

inhibitors of gap junctional intercellular communication. Environmental Health Perspectives, 1998, 106: 17~22

91 Chang C S, Liao S S. Topographic recognition of cyclic hydrocarbons and related compounds by receptors for androgen,

estrogens and glucocorticoids. J Steriod Biochem, 1987, 27: 123~131

92 Davis D L, Telang N T, Osborne M P, et al. Medical hypothesis: Bifunctional genetic-hormonal pathways to breast cancer.

Environmental Health Perspectives, 1997, 105(Suppl 3): 571~576

93 So F V, Guthrie N, Chambers A F, et al. Inhibition of proliferation of estrogen receptor-positive MCF-7 human breast cancer

cells by flavonoids in the presence and absence of excess estrogen. Cancer Letters, 1997, 112: 127~133

94 Zava D T, Marilyn B, Duwe T G. Estrogenic activity of natural and synthetic estrogens in human breast cancer cells in

culture. Environmental Health Perspectives, 1997, 105(suppl 3): 637~645

95 Tsutsui T, Maizumi H, McLachlan J A, et al. Aneuploidy induction and cell transformation by diethylstilbestrol: a possible

chromosomal mechanism in carcinogenesis. Cancer Research, 1983, 43: 3814~3821

96 Schnitzler R, Foth J, Degen G H, et al. Induction of micronuclei by stilbene-type and steriodal estrogens in Syrian hamster

embryo and ovine seminal vesicle cells in vitro. Mutat Res, 1994, 311: 85~93

97 Bahari I B, Noor F M, Daud M M. Micronucleated erythrocytes as an assay to assess actions by physical and chemicals

genotoxic agents in Clarias gariepinus. Mutat Res, 1994, 313: 1~5

98 Soto A M, Justica H, Wray J W, et al. p-Nonylphenol: an estrogenic xenobiotic released from modified polystyrene.

Environmental Health Perspectives, 1991, 92: 167~173

99 Berthois Y, Katzenellenbogen J A, Katzenellenbogen B S. Phenol red in tissue culture media is a weak estrogen:

implications concerning the study of estrogen-responsive cells in culture. Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 83: 2496~2500100 Bindal R D, Katzenellenbogen J A. Bis-(4-hydroxyphenyl-(20(phenoxysulfonyl)pheny)) methane: isolation and structural

elucidation of a novel estrogen from commercial preparations of phenol red (phenolsulfonphthalein). J Med Chem, 1988,31: 1978~1983

101 White R, Jobling S, Hoare S A, et al. Environmentally persistent alkylphenolic compounds are estrogenic. Endocrinology,

1994, 135: 175~182

(2000-03-29收稿, 2000-06-28收修改稿)

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评 述第45卷 第21期 2000年11月

环境雌激素研究进展

杜克久 徐晓白*

(中国科学院生态环境研究中心, 北京 100085. * 联系人, Email: [email protected])

摘要 环境雌激素通过雌激素受体以及其他的细胞核受体或通过细胞中的信号传递系统, 如离子

通道

现代农业对农药的过分依赖都对环境造成

了 极大的污染. 越来越多的证据表明, 存在于环境中一些人工合成的化学物质具有体内雌激素的生物效应,

它们可干扰鸟类

内分泌干扰剂

(endocrine disrupters)

4]等. 这些物质在环境中的暴露对人类生殖健康负

面影响的证据也越来越多.

近年来的隐睾症

阴阳人

精液密度以及精子数量的报道存在争议, 但过去50年中某些地区确实存在男性

精液数量明显下降之趋势[613], 所以有人将它们比喻为威胁人类存亡的定时炸弹[14]. 鉴于它们深远的负面效应, 类雌激素环境污染物的研究已经受到各国尤其是欧美以及日本等工业发达国家相当高度的重视[14

1996年16年间, 对全国39

个市县的万名健康男性的精液量

骨骼以及

大脑的发育息息相关. 目前就雌激素作用机制比较公认的是受体介导理论. 雌激素分子作为一种配体(ligand)和雌激素受体(ER-α)结合, 导致原结合于受体上的热休克蛋白-90(hsp90)从受体上解离下来; 结合了配体的雌激素受体发生构象改变并同型二聚体化(homodimerize), 这种同型二聚体复合物和DNA上雌激素反应元件(EREs)具有高度亲和能力(雌激素反应元件为位于

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第45卷 第21期 2000年11月评 述

出各种生理效应. 最近又发现雌激素分子还可以和另一雌激素受体亚型(ER-β)结合, 并通过DNA上的AP1反应原件以和ER-α相反的介导模式影响ER介导的基因转录活性, 如17β-雌二醇和ER-α结合通过DNA上的AP1反应元件激活并提高报告基因的转录, 然而和ER-β结合则抑制转录[18

-DDE, 利谷隆(linuron), vinclozolin以及某些PAHs 可和雄激素受体结合, 在体内

和体外抑制其活性并具有抗雄激素的生理效应. 近来的一些证据表明其他的细胞核受体对环境化学物质也是敏感的, 如糖皮质醇激素受体和甲状腺激素受体等[27].

除受体模式外, 环境雌激素通过直接调节细胞信号途径产生应答的证据也很多, 如高浓度的

p,p

¼ºÏ´Æ·Ó(DES)

等物质对微管

Ca2+

浓度以及钙调蛋白

2 000种新的化学物质. 这些化学物质都可能对环境以及人类健康构成极大的危害. 在环境污染物中有许多物质具有雌激素活性, 世界范围内对有关数据的统计目前尚无准确定论,大约有

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评 述第45卷 第21期 2000年11月

2.1

农药类物质

使用农药是现代农业提高作物产量的重要手段之一, 但它确实是一把双刃剑. 由于长期和大量地使用, 尤其是农药发展早期人们对它们在自然界中迁移转化规律以及在生物体中的代谢途径

难降解的农药如大多数的

有机氯农药进入环境, 并通过生物富集和食物链造成了在动植物体内, 甚至在人体内的积累,出现了严重的农药残留问题. 这类农药对环境的污染, 特别是目前大量证据显示它们当中有些具有雌激素活性并可能影响实验动物

乙基

对硫磷以及马拉硫磷等少数几种外大部分是有机氯农药. 值得着重指出的是这部分农药公认的脂溶

在Wister cats中导致胚胎毒性[53]

和p,p

3个数量级,我们认为这极有可能在三氯杀螨醇和其中所含杂质(如一些

表1 具有雌激素活性证据的农药

名称

DDT及代谢产物*引发的主要生物效应促子宫活性, 影响E2与ER和hPR结合, 胞间通讯以及钙离子浓度

等细胞内其他信号传递系统文献[30

56]

抗雄激素Vinclozolin

*其他类农药: 六氯苯, 五氯酚, 三氯苯氧乙酸, 二氯苯氧乙酸, 莠去津, 系马津, 乙基对硫磷, 西

维因, 氯丹*, 艾氏剂*, 异狄氏剂*, 七氯*, 马拉硫磷, 灭多虫, 除草醚

*表示POP类化合物[5][14]

2243

第45卷 第21期 2000年11月评 述

DDT)之间存在协同作用. 三氯杀螨醇的这种细胞增殖效应也得到了小鼠促子宫效应实验结果的支持, 因此我们认为将三氯杀螨醇列入环境雌激素怀疑名单中是非常有必要的[55, 56].

图1 p,p

2.2

添加剂

添加剂可以通过多种途径和人类直接接触并可能进入人体, 和我们关系密切的主要有食品添加剂多氯联苯(PCBs)类

二口恶英是人类生产活动产生的副产品, 对其生成

影响过氧化酶活性

以及EGF受体和c-fos原致癌基因mRNA水平. 并抑制E2诱

导的MCF-7细胞的增殖以及160 ku蛋白的分泌[59]. 最近研究显示TCDD可使大鼠胚胎细胞的染色体缺失[63].

多氯联苯(PCBs)是由209种同类物组成的一组氯代芳烃化合物, 具有潜在的致癌生物效应. 世界各国真正对PCBs进行大量研究始于60年代末, 即在1968年日本发生了举世震惊的“米糠油中毒事件”后人们才对其造成的环境污染的严重性给予高度的重视. PCBs作为一种典型的持久性有机污染物(POP), 由于其污染的广泛性

对受体结合

子宫效应等方面[32, 63特异蛋白和酶活性的诱导以及小鼠促

2244

评 述第45卷 第21期 2000年11月

1254的生物活性高. MCF-7细胞增殖实验中国产PCB3和PCB5在大约30

pmol

ëàÊóÒÔ¼°´óÊóµÄÑÐ

¾¿·¢ÏÖǦµÄ×÷ÓÿÉÓɸ¸Ìå×ªÒÆ¶ø¶ÔÏÂÒ»´úÔì³ÉËðº¦, 这包括新生儿的体重以及存活率的降低[74]. Telisman等[75]

总结了铅

精子

活动能力下降以及出现大量的异常精子等现象. 最近的流行病学调查也表明铅的中等职业接

触可以导致男性工人生育率下降

细胞第二信使系统等而发生作

用[14, 74].

2.5 多环芳烃类物质(PAHs)

多环芳烃同样是典型的有机污染物. 这类人类活动的副产品主要产生于有机物的不完全燃烧过程, 在石油产品以及木材处理过程中的化学混合物中都含有这类物质. 许多证据显示一些PAHs可诱发啮齿类动物乳腺肿瘤的发生. 其作用机制被认为是: PAHs代谢成具有活性的中间代谢物以后, 可以和DNA共价结合, 从而发挥它们的致癌作用[79, 80]. 另有证据显示PAHs可通过影响钙离子体内平衡, 调节人乳腺上皮细胞的增殖, 进而可能引发肿瘤的形成[81

2245

第45卷 第21期 2000年11月评 述

2.6

植物来源的雌激素 植物来源的雌激素是存在于植物体内的天然激素物质, 适量植物来源的雌激素对人类是有益的, 如东方人比西方人低的乳腺癌发病和饮食结构有关, 主要区别在于东方人高豆制品摄取. 但在发现羊食用了豆科植物草木樨出现不育现象后, 人们才醒悟该类物质应该还存在副效应. 研究发现它们超过一定量以后, 也会像化学合成物质一样产生干扰内分泌的作用. 如存在于植物体内的类黄酮物质可导致动物的不育; 虽然5, 6, 7-三羟基黄酮(baicalein)

橙皮素(hesperetin)

benzo- flavone)三羟基黄酮(apigenin) 槲皮苷(quercetin)以及染料木因(gest- ein)都有抗细胞增殖能力, 但其中只有染料木因和雌激素受体结合. 7, 8-苯唑黄酮(7,8-

酶以及还原酶的活性[27]. 烷基酚化

学物质(alkylphenolic chemicals)中的辛基酚(octylphenol)[58]和壬基酚(p-nonyl-phenol NP)[98]2246

评 述第45卷 第21期 2000年11月

培养基中使用的酸碱指示剂酚红(phenol red)[99, 100], 以及一些非离子型表面活性剂[101]也都有弱雌激素活性的报道.

3 总结和展望

20世纪初由于人类科学水平的局限性, 包括农药在内的大量化学品的盲目使用对环境造成了严重污染. 它们所产生的后果之一

们面前. 带着众多的疑惑和恐惧,

医疗

环境雌激素问题在人类进入21世纪之际突现在我造船

男性和女性都被卷入了这场骚动. 从以上罗列的研究结果也不难看出, 目前在对雌激素作用机制尚不清楚的情况下对环境污染物雌激素生物活性的研究还处于探索性研究阶段,我们仅仅根据有限的实验数据来推测哪些环境污染物可能具有雌激素活性, 而且尚无足够的在人体中负面效应的证据. 所以雌激素以及类雌激素环境污染物作用机制的深入研究, 对了解和确定一种环境污染物的雌激素性质十分必要.

随着分子生物学实验方法的渗透

2247

第45卷 第21期 2000年11月评 述

13

14

15 Hulka B S, Liu E T, Lininger R A. Steroid hormones and risk of breast cancer. Cancer, 1993, 74: 1111~1124出云谕明. 威胁人类存亡的定时炸弹环境荷尔蒙. 深圳: 海天出版社, 1999井口泰泉. 环境荷尔蒙的现状及其今后动向. 98’中日环境测试技术与环境管理研讨会论文集. 北京: 中日友好环境保

护中心, 国家环境分析测试中心, 1998. 3~13

16 Reiter L M, Derosa C, Kavlock R J, et al. The U. S. federal framework for research on endocrine disrupters and an analysis

of research programs supported during fiscal year 1996. Environmental Health Perspectives, 1998, 106: 105~113

17 徐晓白. 化学(物质)污染与可持续发展. 见:

周光召

2248-

评 述第45卷 第21期 2000年11月

DDD) increase intracellular calcium in rat mymetrial smooth muscle cells. Toxicol App Pharmacol, 1995, 135: 147~15536 Arnold S F, Robinson M K, Notides A C, et al. A yeast estrogen screen for examining the relative exposure of cells to

natural and xenoestrogens. Environmental Health Perspectives, 1996, 104: 544~548

37 Guillette L J Jr, Gross T S, Masson G R, et al. Developmental abnormalities of the gonad and abnormal sex hormone

concentrations in juvenile alligators from contaminated and control lakes in Florida. Environmental Health Perspectives,1994, 102: 680~688

38 Guillette L J Jr, Gross T S, Gross D, et al. Goadal steriodogenesis in vitro from juvenile alligators obtained from

contaminated or control lakes. Environmental Health Perspectives, 1995, 103(Suppl 4): 31~36

39 Steinmetz R, Young P M, Caperell-Grant A, et al. Novel estrogenic action of the pesticide residue β-Hexachlorocyclo-

hexane in human breast cancer cells. Cancer Research, 1996, 56: 5403~5409

40 Bulger W, Mucitell R M, Dutter D. Studies on the in vivo and in vitro estrogenic activities of methoxychlor and its

metabolites, role of hepatic mono-oxygenase in methoxychlor activation. Biochem Pharmacol, 1975, 27: 2323~2417

41 Rudel R. Predicting health effects of exposures to compounds with estrogenic activity: Methodological issues. Environmen-

tal Health Perspectives, 1997, 105 (Suppl 3): 655~663

42 Johnson D C, Sen M, Dey S E. Differential effects of dichlorodiphenyl-trichloroethane analogs, chlordecone, and 2, 3, 7, 8-

tetrachlorodibenzo-p-dioxin on establishment of pregnancy in the hypophysectomized rat. Proc Soc Exp Biol Med, 1992,199: 42

43 Hammond P B, Katzenellenbogen B S, Krauthammer N, et al. Estrogenic activity of the insecticide chlordecone (Kepone)

and interaction with uterine estrogen receptors. Proc Natl Acad Sci USA, 1979, 76: 6641

44

45

46 Bulger W H, Knpfer D. Estrogenic action of DDT analogs. Am J Ind Med, 1983, 4: 163Colby H D. Adrenal gland toxicity: chemically induced dysfunction. J Am Cell Toxicol, 1988, 7: 45~69Soto A M, Chung K L, Snnenschein C. The pesticides endosulfan, toxaphene, and dieldrin have estrogenic effects on human

estrogen-sensitive cells. Environmental Health Perspectives, 1994, 102: 380~383

47 Klotz O M, McLachlan J A, Arnold S F. Identification of environmental chemicals with estrogenic activity using a combi-

nation of in vitro assays. Environmental Health Perspectives, 1996, 104: 1084~1089

48 Cool J C, Mullin L S, Frame S R, et al. Investigation of a mechanism for Leydig cell tumorigenesis by linuron in rats.

Toxicol Appl Pharmacol, 1993, 119: 195~204

49 Rehnberg G L, Goldman J M, Cooper R L, et al. Effect of linruon on the brain-pituitary-testicular reproductive axis in the rat.

Toxicologist, 1988, 8: 121~123

50 Garey J, Wolff M S. Estrogenic and antiprogestagenic activities of pyrethroid insecticides. Biochem Biophys Res Comm,

1998, 251: 855~859

51 Go V, Garey J, Wolff M S, et al. Estrogenic potential of certain pyrethroid compounds in the MCF-7 human breast cancer

cell line. Environmental Health Perspectives, 1999, 107: 173~177

52 Donald R, Clark J R, Spann J W, et al. Dicofol (Kelthane)-induced eggshell thinning in captive American kestrels.

Environmental Toxicology and Chemistry, 1989, 9(8): 1063~1069

53

54

55 戴宗智, 祝寿芬, 张毓武, 等. 三氯杀螨醇的致畸性和致突变性研究. 中华预防医学杂志, 1987, 21(4): 238~239Zahm S H, Ward M H. Pesticides and childhood cancer. Environmental Health Perspectives, 1998, 106 (Suppl 3): 893~908Schwarzbach S E, Shull L, Grau C R. Eggshell thinning in ring doves exposed to p,

p

227

56 赵炳顺, 邹继超, 储少岗, 等. 小鼠子宫增重法检测国产三氯杀螨醇的雌激素生物活性. 环境科学学报, 2000, 20(2):222

2249

第45卷 第21期 2000年11月评 述

plasticizers, are weakly estrogenic. Environmental Health Perspectives, 1995, 103: 582~587

59 Routledge E J, Sumpter J P. Structural features of alkyphenolic chemicals associated with estrogenic activity. J Biol Chem,

1997, 272: 3280~3288

60 Krishnan A V, Stathis P, Permuth S F, et al. Bisphenol-A: an estrogenic substance is released from polycarbonate flasks

during autoclaving. Endocrinology, 1993, 132: 2279~2286

61

62 郑明辉, 刘鹏岩, 包志成, 等. 二口恶英的生成及降解研究进展. 科学通报, 1999, 44(5): 455~463Safe S, Astrjoff B, Hareis M, et al. 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) and related compounds as antioestrogens:

characterization and mechanism of action. Pharmacology & Toxicology, 1991, 69: 400~409

63 Schiestl R H, Aubrecht J, Yap W Y, et al. Polychlorinated biphenyls and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin induce

intrachromosomal recombination in vitro and in vivo. Cancer Research, 1997, 57: 4378~4383

64 McKinney J D, Waller C L. Polychlorinated biphenyls as hormonally active structure analogues. Environmental Health

Perspectives, 1994, 102: 290~297

65 Hansen L G. Stepping backward to improve assessment of PCB congener toxicity. Environmental Health Perspectives, 1998,

106: 171~189

66 Safe S. Toxicology, structure-function relationship, and human and environmental health impacts of polychlorinated biphe-

nyls: progress and problems. Environmental Health Perspectives, 1992, 100: 259~268

67 Kadavanti P R S, Ward T R, McKinney J D, et al. Increase [3H]phorbol ester binding in rat cerebellar granule cells and

inhibition of 45Ca2+ sequestration in rat cerebellum by polychlorinated biphenyl ether congeners and analogs: structure-activity relationships. Toxicol Appl Pharmacol, 1996, 138: 251~261

68 Lawrence J F, Seegel R F, Ganety P E, et al. Symposium overview : toxicity of non-coplanar PCBs. Toxicological Sciences,

1998, 41: 49~61

69 Byrne J J, Carbone J P, Hanson E A. Hypothyroidism and abnormalities in the kinetics of thyroid hormone metabolism in

rats treated chronically with polychlorinated biphenyl and polybrominated biphenyl. Endocrinology, 1987, 121: 520~52770 王极德, 陈荣莉, 蒋 可, 等. 多氯联苯(PCB)

分析方法的研究

107

72 Sadik O, Witt D M. Monitoring endocrine-disrupting chemicals. Environmental Sciences & Technology, 1999, 33:

368A~374A

73

74

75 Hileman B. Low-dose problem vexes endocrine testing plans. C& EN, 1999, 27~31WHO. Environmental Health Criteria 3. Geneva: WHO, 1977Telisman S, Cvitkovic P, Jurasovic J, et al. Semen quality and reproductive endocrine function in relation to biomarkers of

lead, cadmium, zinc and copper in men. Environmental Health Perspectives, 2000, 108(1): 45~53

76 Gennart J P, Buchet J P, Roels H, et al. Fertility of male workers exposed to cadmium, lead, or manganese. Am J Epodemiol,

1992, 135: 1208~1219

77 Lin S, Hwang S A, Marshall E G, et al. Gentility rates amount lead workers and professional bus drivers a comparative study.

Ann Epidemiol, 1996, 6: 201~208

78 Lindbohm M L, Sallmen M, Anttila A, et al. Taternal occupational lead exposure and spontaneous abortion. Scanned J Work

Environ Health, 1991, 17: 95~103

79

80 Miller J A. Carcinogenesis by chemicals: an overview, clews Memorial Lecture. Cancer Research, 1970, 30: 559~571Ethier S P. Primary culture and serial passage of normal and carcinogen-treated rat mammary epithelial cells in vitro. J Natl

Cancer Inst, 1985, 74: 1307~1318

81 Ethier S P, Kudula A, Cundiff K C. Influence of hormone and growth factor interactions on the proliferative potential of

normal rat mammary epithelial cells in vitro. J Cell Physiol, 1987, 132: 161~167

2250

评 述第45卷 第21期 2000年11月

82 Ethier S P, Chiodino C, Jones R F. Role of growth factor synthesis in the acquisition of insulin/insulin-like growth factor I

independence in rat mammary carcinoma cells. Cancer Research, 1990, 50: 5351~5357

83

84 Aaronson S A. Growth factors and cancer. Science, 1991, 254: 1146~1153Glenney J R. Tyrosine-phosphorylated proteins: mediators of signal transudation from the tyrosine kinases. Biochim

Biophys Acta, 1992, 1134: 113~127

85 Archuleta M M, Schieven G L, Ledbetter J A, et al. 7,12-Dimethylbenz[α]anthracene activates proteintyrosine kinases Fyn

and LcK on the HPB-ALL human T cell line and increases tyorsine phosphorylation of phospholipase C-γ1. Formation ofinositol 1,4,5-triphosphate and mobilization of intracellular calcium. Proc Natl Acad Sci USA, 1993, 90: 6105~6109

86 Stampfer M R, Yaswen P. Culture systems for study of human mammary epithelial cell proliferation, differentiation, and

transformation. Cancer Survey, 1993, 18: 7~34

87 Krieger J A, Davila D R, Lytton J L, et al. Inhibition of sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium-ATPases (SERCA) by

polycyclic aromatic hydrocarbons in HPB-ALL human T cells and other tissues. Toxicol Appl Pharmacol, 1993, 133:102~108

88 Tinhofer I, Maly K, Dietl P, et al. Differential Ca2+ signaling induced by the activation of the epidermal growth factor and

nerve growth factor receptors. J Biol Chem, 1996, 271: 30505~30509

89 Tannheimer S L, Barton S L, Ethier S P, et al. Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons increase intracellular Ca2+ and

cell proliferation in primary human mammary epithelial cells. Carcinogenesis, 1997, 18: 1177~1182

90 Weis L M, Rummel A M, Masten S J, et al. Bay or bay-like regions of polycyclic aromatic hydrocarbons were potent

inhibitors of gap junctional intercellular communication. Environmental Health Perspectives, 1998, 106: 17~22

91 Chang C S, Liao S S. Topographic recognition of cyclic hydrocarbons and related compounds by receptors for androgen,

estrogens and glucocorticoids. J Steriod Biochem, 1987, 27: 123~131

92 Davis D L, Telang N T, Osborne M P, et al. Medical hypothesis: Bifunctional genetic-hormonal pathways to breast cancer.

Environmental Health Perspectives, 1997, 105(Suppl 3): 571~576

93 So F V, Guthrie N, Chambers A F, et al. Inhibition of proliferation of estrogen receptor-positive MCF-7 human breast cancer

cells by flavonoids in the presence and absence of excess estrogen. Cancer Letters, 1997, 112: 127~133

94 Zava D T, Marilyn B, Duwe T G. Estrogenic activity of natural and synthetic estrogens in human breast cancer cells in

culture. Environmental Health Perspectives, 1997, 105(suppl 3): 637~645

95 Tsutsui T, Maizumi H, McLachlan J A, et al. Aneuploidy induction and cell transformation by diethylstilbestrol: a possible

chromosomal mechanism in carcinogenesis. Cancer Research, 1983, 43: 3814~3821

96 Schnitzler R, Foth J, Degen G H, et al. Induction of micronuclei by stilbene-type and steriodal estrogens in Syrian hamster

embryo and ovine seminal vesicle cells in vitro. Mutat Res, 1994, 311: 85~93

97 Bahari I B, Noor F M, Daud M M. Micronucleated erythrocytes as an assay to assess actions by physical and chemicals

genotoxic agents in Clarias gariepinus. Mutat Res, 1994, 313: 1~5

98 Soto A M, Justica H, Wray J W, et al. p-Nonylphenol: an estrogenic xenobiotic released from modified polystyrene.

Environmental Health Perspectives, 1991, 92: 167~173

99 Berthois Y, Katzenellenbogen J A, Katzenellenbogen B S. Phenol red in tissue culture media is a weak estrogen:

implications concerning the study of estrogen-responsive cells in culture. Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 83: 2496~2500100 Bindal R D, Katzenellenbogen J A. Bis-(4-hydroxyphenyl-(20(phenoxysulfonyl)pheny)) methane: isolation and structural

elucidation of a novel estrogen from commercial preparations of phenol red (phenolsulfonphthalein). J Med Chem, 1988,31: 1978~1983

101 White R, Jobling S, Hoare S A, et al. Environmentally persistent alkylphenolic compounds are estrogenic. Endocrinology,

1994, 135: 175~182

(2000-03-29收稿, 2000-06-28收修改稿)

2251


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