《环境与职业医学》杂志官方网站 《环境与职业医学》杂志官方网站

首页> 当期目录> 正文

2018, 35(12):1118-1128.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2018.18453

孕哺期十溴联苯醚染毒对子鼠甲状腺激素水平的影响


桂林医学院公共卫生学院, 广西 桂林 541001

收稿日期: 2018-07-08;  发布日期: 2019-01-07

基金项目: 广西高校中青年教师基础能力提升项目(编号:2018KY0423);广西自然科学基金(编号:2012GXNSFBA053120);2017年桂林医学院大学生创新创业项目(编号:201710608021)

通信作者: 王程强, Email: 357535605@qq.com  

作者简介: 钱波(1989-), 男, 硕士生; 研究方向:持久性有机污染物毒性研究; E-mail:

[目的] 探讨母鼠孕期和哺乳期十溴联苯醚(BDE209)染毒对子鼠发育期和成年期血清甲状腺激素(TH)水平的影响。

[方法] 30只无特定病原体级8周龄F0代雌性昆明小鼠自交配成功后,随机分为对照组、低、高剂量染毒组,每组10只。对照组母鼠灌胃0.01 L/kg花生油(以体重计,后同),染毒组母鼠以50、300 μg/kg灌胃染毒BDE209,连续染毒至F1代子鼠出生后第21天(PND21,发育期),建立F0代孕期至哺乳期染毒模型。30只8周龄F1代雌性昆明小鼠自交配成功后,分别经口灌胃0.01 L/kg花生油和50、300 μg/kg BDE209,连续染毒至F2代子鼠PND21,建立F1代孕期至哺乳期染毒模型。在F1、F2代子鼠PND21和PND60(成年期),测量小鼠体重,同时采用直接化学发光法检测外周血血清中总四碘甲状腺原氨酸(T4)、游离四碘甲状腺原氨酸(FT4)、总三碘甲状腺原氨酸(T3)、游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)水平。

[结果] 与对照组相比,低、高染毒组F0、F1代母鼠体重和产仔数均出现了下降;低、高染毒组F1、F2代子鼠在PND21时,体重均出现了下降(均P < 0.05)。与对照组相比,低、高染毒组F1代子鼠在PND21时,T4各升高了21.1%、37.2%;在PND60时,高染毒组T4升高了23.2%(均P < 0.05)。与对照组相比,低、高染毒组F1代子鼠在PND21时,FT4各升高了22.7%、53.9%;在PND60时,高染毒组FT4升高了16.7%(P <0.05)。与对照组相比,高染毒组F1代子鼠在PND21时,T3升高了22.8%;PND21高染毒组F1代子鼠FT3升高了33.8%(均P< 0.05)。与对照组相比,低、高染毒组F2代子鼠在PND21时,T4各升高了19.5%、48.2%;在PND60时,低、高染毒组T4各升高了19.2%、29.2%(均P < 0.05)。与对照组相比,低、高染毒组F2代子鼠在PND21时,FT4各升高了27.4%、65.3%(P < 0.05);在PND60时,高染毒组F2代子鼠FT4升高了32.5%(P < 0.05)。与对照组相比,低、高染毒组F2代子鼠在PND21时,T3各升高了10.8%、19.8%;高染毒组F2代子鼠在PND21时,FT3升高了20.2%(均P < 0.05)。

[结论] 孕哺期BDE209暴露具有TH干扰毒性,会引起子代发育期和成年期TH水平出现紊乱。

关键词: 十溴联苯醚;  孕期;  哺乳期;  甲状腺激素 

多溴联苯醚(poly brominated diphenyl ethers, PBDEs)是一种应用广泛的溴系阻燃剂, 在环境介质和生物体内均可大量检出[1]。其中四溴联苯醚、五溴联苯醚、六溴联苯醚和八溴联苯醚在2009年被联合国规划署作为持久性有机污染物列入斯德哥尔摩公约并被永久禁止使用, 绝大多数PBDEs因其潜在的生物毒性在发达国家已经被禁止或者限制使用。但是由于十溴联苯醚(BDE209)的生物半衰期较短, 而且相对分子质量较大, 难以穿透细胞膜, 其生物毒性一直存有争议[2]。此外短期内并没有有效的替代产品, 一些地区还在继续生产和使用。

饮食和室内灰尘是BDE209的主要暴露途径[3-4], 其敏感人群主要集中在孕妇、哺乳期妇女和婴幼儿等室内活动时间较长的人群[5]。在我国哺乳期妇女的乳汁中检出的PBDEs, 其主要成分是BDE209[6-7]。母乳喂养是婴儿接触BDE209的主要暴露途径, 此外婴幼儿特殊的手-口接触方式也增加了BDE209的暴露风险, 有研究显示婴幼儿BDE209体内暴露水平远高于成年人[8]。明确BDE209的生物毒性已成为迫切需要解决的问题。

BDE209曾被报道具有多方面潜在生物毒性, 其甲状腺毒性是目前研究的热点。甲状腺激素(thyroid hormone, TH)是婴幼儿发育时期特别是大脑发育所必需的关键激素。TH水平过高、过低均会引发不可逆的脑损伤[9-10]。研究BDE209对TH水平的影响不仅可以明确其甲状腺干扰效应, 也可为其神经发育毒性研究提供依据。目前BDE209甲状腺干扰效应的研究结果差异较大, 为明确BDE209对TH水平的干扰效应和特征, 本研究通过建立孕期和哺乳期昆明小鼠BDE209染毒模型, 模拟自然条件下人类暴露途径, 研究第1代(F1)和第2代(F2)子鼠在出生后第21天(发育期)、出生后第60天(成年期) TH水平的变化, 从而为BDE209的毒性评价和相关政策的制定提供理论支撑。

1   材料与方法

1.1   实验对象

90只无特定病原体级8周龄昆明小鼠(桂林医学院实验动物中心, 合格证号:SCXK桂2013-0001)(雌性60只, 雄性30只), 体重20~30 g。实验动物于桂林医学院实验动物中心进行饲养, 饲养条件:温度20~25℃, 相对湿度40%~70%, 12 h明暗循环, 所有小鼠均自由饮食和饮水。本研究获得桂林医学院实验动物伦理委员会审查批准。

1.2   染毒模型建立

90只小鼠适应性饲养1周后, 于动情期按2:1的雌雄比例每日午后2点进行合笼交配, 次日清晨8点检查阴栓形成情况后分笼, 以阴栓脱落作为受孕成功标志, 记为妊娠第0天。随机选择受孕成功的30只雌鼠作为F0代, 每天中午12点经口灌胃BDE209花生油溶解液(暗处配置), 对照组灌胃0.01 L/kg花生油。参考60、300 μg (/kg·d)五溴联苯醚(BDE99)染毒大鼠出现了甲状腺激素水平紊乱的研究结果[11], 本研究实验对象为小鼠, 且BDE99毒性比BDE209毒性更强, 因此, 本研究按照50、300 μg/kg (以体重计, 后同)灌胃染毒BDE209。将分娩当天记为分娩后第0天(PND0), 对孕鼠持续染毒至产后第21天(PDN21)停止。染毒结束后, 检测F0代TH水平。此代子鼠记为第1代(F1代), 在F1代小鼠PND21和PND60按窝别随机选取各剂量组10只小鼠(雌雄各半)用于TH水平检测。其余F1代子鼠成年后于动情期合笼交配(雄鼠来源于对照组), 建立F1代孕哺期BDE209染毒模型, 染毒方式同上, 在第2代子鼠(F2代) PND21和PND60按窝别随机抽取各剂量组10只小鼠(雌雄各半)用于TH水平检测。

1.3   TH水平检测

随机抽取F1、F2代出生后第21天和60天各组小鼠10只(雌雄各半, 实验前1天禁食处理), 摘取眼球取外周血, 低温离心机(离心半径13.5 cm, 2 000 r/min, 10 min)分离血清, 采用德国西门子ADVIA Centaur XP全自动免疫分析系统, 使用直接化学发光法检测。游离三碘甲状腺原氨酸(free triiodothyronine, FT3)(产品编号54010224), 游离四碘甲状腺原氨酸(free tetraiodothyronine, FT4)(产品编号75434094), 三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine, T3)(产品编号52607543), 四碘甲状腺原氨酸(tetraiodothyronine, T4)(产品编号75648910)等试剂盒购自德国西门子公司。按配套试剂盒操作说明检测小鼠血清中T4、FT4、T3、FT3水平。

1.4   统计学分析

所有实验数据采用均数±标准差表示, 多组均数比较采用单因素方差分析, 组间两两比较采用LSD法, 检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   BDE209暴露对母鼠体重、产仔数量的影响

低染毒组(50 μg/kg)和高染毒组(300 μg/kg) F0、F1代母鼠体重及产仔数均低于对照组, 差异具有统计学意义。见表 1

表1

BDE209对F0和F1代母鼠体重及产仔数量的影响(n=10)

2.2   孕哺期BDE209暴露对两代子鼠体重的影响

与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F1代子鼠在PND21时, 体重各下降了14.9%、27.1%(P<0.05);在PND60时, 高染毒组体重下降了11.1%(P<0.05)。与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F2代子鼠在PND21时, 体重各下降了8.6%、21.7%(P<0.05);在PND60时, 高染毒组体重下降了13.7%(P<0.05)。见表 2

表2

BDE209对子鼠体重的影响(n=10)

2.3   孕哺期BDE209暴露对小鼠甲状腺激素水平的影响

F0代各组母鼠甲状腺激素水平差异无统计学意义。见表 3

表3

BDE209对F0代母鼠TH水平的影响(n=10)

与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F1代子鼠在PND21时, T4各升高了21.1%、37.2%(P<0.05);在PND60时, 高染毒组T4升高了23.2%(P<0.05)。与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F1代子鼠在PND21时, FT4各升高了22.7%、53.9%(P<0.05);在PND60时, 高染毒组FT4升高了16.7%(P<0.05)。与对照组相比, 高染毒组F1代子鼠在PND21时, T3升高了22.8%(P<0.05)。与对照组相比, PND21高染毒组F1代子鼠FT3升高了33.8%(P<0.05)。见表 4

表4

F1代子鼠TH水平比较(n=10)

与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F2代子鼠在PND21时, T4各升高了19.5%、48.2%(P<0.05);在PND60时, 低染毒组和高染毒组T4各升高了19.2%、29.2%(P<0.05)。与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F2代子鼠在PND21时, FT4各升高了27.4%、65.3% (P<0.05);在PND60时, 高染毒组F2代子鼠FT4升高了32.5%(P<0.05)。与对照组相比, 低染毒组和高染毒组F2代子鼠在PND21时, T3各升高了10.8%、19.8%(P<0.05)。高染毒组F2代子鼠在PND21时, FT3升高了20.2%(P<0.05)。见表 5

表5

F2代子鼠TH水平比较(n=10)

3   讨论

本研究发现两代小鼠孕哺期BDE209暴露后子鼠在发育期(PND21)和成年期(PND60)均出现不同程度的TH水平升高, 同一时期两代子鼠体重也出现明显降低。

TH干扰效应是PBDEs最早被证实的毒性效应之一, 早在1994年就有学者报道PBDEs的甲状腺干扰毒性[12]。其中关于BDE209甲状腺干扰毒性研究相对较少, 结果也存在较大差异。发育期小鼠和斑马鱼BDE209暴露后, TH出现与本研究一致的升高[10-13], 最近的一项人群研究调查也显示人体内T3水平与BDE209水平具有高度正相关性[14]。但成年雄性小鼠直接暴露BDE209却显示与本研究相反的结果, T3和T4水平均出现明显降低[15], 造成这种不一致的原因十分复杂, 可能与调控下丘脑-垂体-甲状腺轴功能的关键基因表达异常密切相关, 斑马鱼早期暴露在引起TH升高的同时, TH转运蛋白基因出现明显下调[13]。而在HAN等[16]的研究中成年斑马鱼直接暴露BDE209后, 子代TH明显下降, 同时甲状腺激素受体、促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素释放激素受体、甲状腺素转运蛋白以及甲状腺激素脱碘酶等基因转录均出现异常。血液中TH水平受多个环节的共同调节, 包括促肾上腺皮质激素释放激素、促甲状腺激素释放激素对TH分泌的调节, 甲状腺转录因子、钠/碘转运蛋白和甲状腺球蛋白对TH合成和运输的调节, 以及TH脱碘酶对TH的脱碘代谢调控等[17]。上述蛋白在调控TH水平上各自发挥着不同的功能, BDE209暴露引起上述蛋白异常表达会造成TH水平出现多样化的变化。目前关于BDE209对TH影响的研究主要集中在动物实验, 明确BDE209的TH干扰后的变化特征还需要进一步在人群当中进行验证。

虽然BDE209暴露后引起的TH变化特点存在不一致, 但大多数研究均显示BDE209暴露后甲状腺激素水平会偏离正常值, 显示出明显的干扰毒性, 其原因可能是BDE209的生物毒性可能来自其代谢产物。BDE209通过生物代谢后能形成毒性更强的低溴代PBDEs, 如九溴联苯醚(nonabromodiphenyl ether, BDE206)、八溴联苯醚(octabromodiphenyl ether, BDE203)等[18]。而八溴联苯醚由于其巨大的毒性, 已经被列为持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs), 具有明显的甲状腺激素干扰毒性。母体中的八溴联苯醚可以通过乳汁、胎盘等途径进入子代, 并在子代体内蓄积。在本次实验中我们观察到F0代母鼠染毒结束后甲状腺激素水平并未出现变化, 而F1和F2代小鼠均出现明显的甲状腺激素紊乱。与F1小鼠低水平相比, F2代小鼠在低水平BDE209暴露情况下也表现更加明显的甲状腺激素水平紊乱。以上结果说明, 相比母鼠染毒, 子鼠的甲状腺水平对BDE209暴露更加敏感。

此外, BDE209还能代谢成羟基PBDEs (OHPBDEs)、甲氧基PBDEs (Meo-PBDEs)[19]。有研究显示, OH-PBDEs的生物毒性远远高于PBDEs本身, 而且Meo-PBDEs有可能在生物体内转化OH-PBDEs。OHPBDEs更容易与甲状腺激素受体结合, 从而导致甲状腺激素分泌紊乱[20]

本研究发现两代子鼠血液T4和FT4水平出现剂量依赖性的升高, 其升高幅度与同一时期的T3和FT3水平相比更为明显。血液中90%以上的TH均以T4形式存在, 仅少量以T3形式存在, TH调控机制紊乱后对T4的稳态有更大的影响。这种类似的现象在BDE209的其他同系物中也有报道[21]。本研究也发现孕哺期BDE209暴露后与成年期子鼠相比, 发育期子鼠TH变化更为明显。成人对BDE209具有较强的耐受能力, 李明圆等[22]在研究职业人群PBDEs暴露与TH关系时发现, 血液中检测到的绝大多数PBDEs都是BDE209, 但与TH水平并没有相关性。胎儿期是生长发育关键时期, 细胞分化增生活跃, 解毒机制相对不完善, 对BDE209易感性高于成人, 动物研究显示生命早期暴露BDE209均出现TH的异常变化。此外, 两代子鼠体重在各个时期均出现不同程度下降, 这可能是由于TH水平升高引起机体对能量物质过度消耗所导致的。正常情况下TH主要由T4、T3两种物质组成。TH具有调节机体能量消耗和脂肪代谢的能力, 促进机体能量的消耗, 以及脂肪代谢[23]。TH过量会导致机体对蛋、糖类和脂肪的大量分解氧化, 进而出现体重下降。

孕哺期BDE209暴露具有明显TH干扰效应, 在子鼠发育期和成年期均出现TH的升高, 其中以发育期干扰效应最为明显, 其干扰靶点主要集中在T4和FT4。

表1

BDE209对F0和F1代母鼠体重及产仔数量的影响(n=10)

Table 1
表2

BDE209对子鼠体重的影响(n=10)

Table 2
表3

BDE209对F0代母鼠TH水平的影响(n=10)

Table 3
表4

F1代子鼠TH水平比较(n=10)

Table 4
表5

F2代子鼠TH水平比较(n=10)

Table 5

参考文献

[1]

宋琪, 司婧, 张蕴晖.孕期多溴联苯醚暴露与胎儿发育不良关联的研究进展[J].环境与职业医学, 2017, 34(12):1105-1110.

[2]

朱春艳, 安月, 钱波, 等.三代小鼠十溴联苯醚灌胃染毒对子鼠(F1、F2)学习记忆能力的影响[J].环境与职业医学, 2014, 31(12):930-935.

[3]

CHEN L, HUANG Y, XU Z, et al. Human exposure to PBDEs via house dust ingestion in Guangzhou, South China[J]. Arch Environ Contam Toxicol, 2011, 60(3):556-564.

[4]

AKUTSU K, TAKATORI S, NAKAZAWA H, et al. Dietary intake estimations of polybrominated diphenyl ethers(PBDEs) based on a total diet study in Osaka, Japan[J]. Food Addit Contam Part B Surveill, 2008, 1(1):58-68.

[5]

FOSTER W G, GREGOROVICH S, MORRISON K M, et al. Human maternal and umbilical cord blood concentrations of polybrominated diphenyl ethers[J]. Chemosphere, 2011, 84(10):1301-1309.

[6]

焦扬, 邓琳, 赵贺, 等.北京市海淀区产妇母乳中多溴联苯醚的初步调查[J].环境与健康杂志, 2013, 30(4):328-331.

[7]

张琳, 田英, 杨先丰, 等.上海市某医院新生儿脐带血中多溴联苯醚水平及其对出生结局的影响[J].中华预防医学杂志, 2011, 45(6):490-493.

[8]

ESKENAZI B, FENSTER L, CASTORINA R, et al. A comparison of PBDE serum concentrations in Mexican and Mexican-American children living in California[J]. Environ Health Perspect, 2011, 119(10):1442-1448.

[9]

张洪梅, 苏青, 罗敏.甲状腺激素缺乏对不同发育时期大鼠脑组织氧化应激指标的影响[J].吉林大学学报(医学版), 2010, 36(5):854-857.

[10]

REVERTE I, PUJOL A, DOMINGO J L, et al. Thyroid hormones and fear learning but not anxiety are affected in adult apoE transgenic mice exposed postnatally to decabromodiphenyl ether(BDE-209)[J]. Physiol Behav, 2014, 133:81-91.

[11]

KURIYAMA S N, WANNER A, FIDALGO-NETO A A, et al. Developmental exposure to low-dose PBDE-99:tissue distribution and thyroid hormone levels[J]. Toxicology, 2007, 242(1/2/3):80-90.

[12]

FOWLES J R, FAIRBROTHER A, BAECHER-STEPPAN L, et al. Immunologic and endocrine effects of the flame-retardant pentabromodiphenyl ether(DE-71)in C57BL/6J mice[J]. Toxicology, 1994, 86(1/2):49-61.

[13]

ZHU B, WANG Q, WANG X, et al. Impact of co-exposure with lead and decabromodiphenyl ether(BDE-209)on thyroid function in zebrafish larvae[J]. Aquat Toxicol, 2014, 157:186-195.

[14]

HUANG F, WEN S, LI J, et al. The human body burden of polybrominated diphenyl ethers and their relationships with thyroid hormones in the general population in Northern China[J]. Sci Total Environ, 2014, 466-467:609-615.

[15]

SARKAR D, CHOWDHURY J P, SINGH S K. Effect of polybrominated diphenyl ether(BDE-209)on testicular steroidogenesis and spermatogenesis through altered thyroid status in adult mice[J]. Gen Comp Endocrinol, 2016, 239:50-61.

[16]

HAN Z, LI Y, ZHANG S, et al. Prenatal transfer of decabromodiphenyl ether(BDE-209)results in disruption of the thyroid system and developmental toxicity in zebrafish offspring[J]. Aquat Toxicol, 2017, 190:46-52.

[17]

张晓娜.久效磷对金鱼(Carassius auratus)甲状腺轴的干扰效应及作用机制研究[D].青岛: 中国海洋大学, 2014.

[18]

蔡云梅, 张文兵, 盛国英, 等.十溴联苯醚在单次暴露的孕和非孕SD大鼠血液内的吸收分布[J].生态环境学报, 2010, 19(5):1009-1013.

[19]

季洁云, 冯超, 卢大胜, 等.生物样品中多溴联苯醚及其代谢物检测方法的研究进展[J].环境与职业医学, 2018, 35(3):246-252.

[20]

刘早玲, 张建清.多溴联苯醚对甲状腺激素干扰毒性的研究进展[J].环境与职业医学, 2010, 27(2):107-112.

[21]

HALLGREN S, SINJARI T, HÅKANSSON H, et al. Effects of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs)and polychlorinated biphenyls (PCBs)on thyroid hormone and vitamin A levels in rats and mice[J]. Arch Toxicol, 2001, 75(4):200-208.

[22]

李明圆, 金军, 杨从巧, 等.生产源区人血中多溴联苯醚水平与甲状腺激素相关性研究[J].环境科学, 2011, 32(11):3271-3276.

[23]

段晓梅, 郝立月, 李丽婷, 等.高脂膳食诱导的甲状腺激素改变对肥胖易感性的影响[J].营养学报, 2016, 38(1):41-47.

上一张 下一张
上一张 下一张

[基金项目] 广西高校中青年教师基础能力提升项目(编号:2018KY0423);广西自然科学基金(编号:2012GXNSFBA053120);2017年桂林医学院大学生创新创业项目(编号:201710608021)

[作者简介] 钱波(1989-), 男, 硕士生; 研究方向:持久性有机污染物毒性研究; E-mail: 805558188@qq.com

[收稿日期] 2018-07-08 00:00:00.0

【点击复制中文】
【点击复制英文】
计量
  • PDF下载量 (15)
  • 文章访问量 (113)
  • XML下载量 (0)
  • 被引次数 (0)

目录

孕哺期十溴联苯醚染毒对子鼠甲状腺激素水平的影响

导出文件

格式

内容

导出 关闭
《环境与职业医学》杂志官方网站