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环境内分泌干扰物危害及作用机制研究姓名：付东所在学院：中医药学院所学专业：中西医临床医学年级：2015级学号：2015223790一、前言环境内分泌干扰物,Environmental Endocrine Disruptors 简称EEDs,又称环境激素、内分泌活性化合物、内分泌干扰化合物，所谓环境内分泌干扰物系指一种外源性物质，该物质会导致未受损伤的有机体发生逆向健康影响，或使有机体后代的内分泌功能发生改变。
潜在的内分泌干扰物则是一种可能导致未受损伤的有机体内分泌紊乱的物质。
如今环境污染导致环境质量日益恶化，对人类健康构成严重威胁，开展环境与人类健康的基础研究是科学与医学共同面对的课题。
在当今全球性环境问题中,化学污染占70%左右，其中以EEDs对环境质量和人类健康影响最广，危害最大。
EEDs表现出拟天然激素或抗天然激素的作用，通过干扰机体的内分泌功能引起中毒或在比较低的接触水平即对心、肺、肝、肾、性腺等器官产生危害,即通过内分泌系统改变人的内环境而致病.人和脊椎动物具有相同的内分泌系统，如脑垂体、甲状腺、胸腺、胰腺、性腺等.这些腺体分泌的物质仅在体内起作用，不排除体外，故称之为内分泌腺体，其分泌物称为激素，能调节生物体的成长、代谢、和正常的生理功能。
激素在体内的水平非常低，但有极大的功效,如胰岛素分泌不足会发生糖尿病,分泌过多则会发生低血糖。
EEDs正是通过改变激素在体内的正常水平而对人体产生影响和危害的。
与其他环境污染物相比,EEDs对人体健康的影响有以下显著特点：1.低剂量长期作用，具有慢性毒性效应;2.对人体生长，发育，生殖产生影响，对后代影响影响巨大;；3.与人体各系统重大疾病有密切,危害巨大；4.采用常规的方法不易被筛选和检测。
因此，开展EEDs与人类健康的基础研究具有重大意义。
二、环境内分泌干扰物的类型1.干扰雌激素作用的类群：1)多氯联苯类化合物（Polychlorinated biphenyl, PCBs）2)烷基酚类(Alkylphenol ,APs）3)邻苯二甲酸酯类(Phthalate Esters ,PAEs）4)二苯烷烃类（Diphenylkanes）5)双酚化合物(Biphenols，BPs）6)有机氯杀虫剂7)除草剂8)植物雌激素（phyto-estrogens, PEs）、真菌雌激素9)某些重金属（铅、镍、汞）2.干扰睾酮作用的类群：1)氟他胺（Flutamide)2)利谷隆（Linuron)3)苯乙烯(Styrene）4)二硫化碳（Carbonsulfide）5)邻苯二甲酸酯（PAEs）6)林丹（lindane）7)铅3.干扰甲状腺素作用的类群：1)二硫代氨基甲酸酯类(Dithiocarbamate, DCs）2)多卤芳烃类（Polyhalogenocarbons，PHAHs）4.干扰内源性激素代谢酶及激素转运功能的类群：有研究表明多卤芳烃类和多溴联苯能够影响血清中甲状腺素(T3、T4）水平，并降低大鼠促甲状腺素对T3、T4的调节作用.5.干扰其他内分泌功能的类群：如铅、可卡因、二硫化碳等可以干扰儿茶酚胺的作用，升高动物或人血清中肾上腺皮质激素的水平，植物雌激素还能刺激催乳素合成与分泌等。
实验七液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）的各种模式探索一、实验目的1、了解LC-MS的主要构造和基本原理；2、学习LC-MS的基本操作方法；3、掌握LC-MS的六种操作模式的特点及应用。
二、实验原理1、液质基本原理及模式介绍液相色谱-质谱法（Liquid Chromatography/Mass Spectrometry，LC-MS）将应用范围极广的分离方法——液相色谱法与灵敏、专属、能提供分子量和结构信息的质谱法结合起来，必然成为一种重要的现代分离分析技术。
但是，LC是液相分离技术，而MS是在真空条件下工作的方法，因而难以相互匹配。
LC-MS经过了约30年的发展，直至采用了大气压离子化技术（Atmospheric pressure ionization，API）之后，才发展成为可常规应用的重要分离分析方法。
现在，在生物、医药、化工、农业和环境等各个领域中均得到了广泛的应用，在组合化学、蛋白质组学和代谢组学的研究工作中，LC-MS已经成为最重要研究方法之一。
质谱仪作为整套仪器中最重要的部分，其常规分析模式有全扫描模式（Scan）、选择离子监测模式（SIM）。
（一）全扫描模式方式（Scan）：最常用的扫描方式之一，扫描的质量范围覆盖被测化合物的分子离子和碎片离子的质量，得到的是化合物的全谱，可以用来进行谱库检索，一般用于未知化合物的定性分析。
实例：（Q1 = 100-259m/z）（二）选择离子监测模式（Selective Ion Monitoring，SIM）：不是连续扫描某一质量范围，而是跳跃式地扫描某几个选定的质量，得到的不是化合物的全谱。
主要用于目标化合物检测和复杂混合物中杂质的定量分析。
实例：（Q1 = 259m/z）本实验采用三重四极杆质谱仪（Q1：质量分析器；Q2：碰撞活化室；Q3：质量分析器），由于多了Q2、Q3的存在，在分析测试的模式上又多了四种选择：（三）子离子扫描模式（Product Scan）：第一个质量分析器固定扫描电压，选择某一质量离子（母离子）进入碰撞室，发生碰撞解离产生碎片离子，第二个质量分析器进行全扫描，得到的所有碎片离子都是由选定的母离子产生的子离子，没有其它的干扰。
环境卫生学名词解释展规律，为充分利用环境有益因素和控制环境有害因素提出卫生要求和预防对策，增进人体健康，提高整体人群健康水平的科学.通常以运载各种环境因素。
具体来说，环境介质是指大气、水、土壤（岩石）以及包括人体在内的所有生物体。
或参与环境介是被介质容纳和转运的成分或介质中各种无机和有机的组成成分。
是指具有类似激素作健康效应的一类外源性物质。
性有机污染物。
其他物质发生反应而形成与初始污染物的理化性质和毒性完全不同的新的污染物。
水和/或土壤中某些元素过多或过少，当地居民通过饮水、食物等途径摄入这些元素过多或过少，而引起某些特异性疾病。
植物和微因）多样性、物种多样性和生态系统多样性三部分组成。
要，使自然资源与生态环境持续发展，达到经济与环境的协调发展。
减少资源消耗，有效包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品。
如果其数量、浓度超健康。
(物质流、能量流、物种流和信息流)所联结的稳态系统。
结构所维持的良好生活环境对人类的服务性能称为生态系统服务。
(物理性、化学性、生物性因素)对人体的作用，保持着相对的稳定即环境与人体的生态平衡。
出现高端生物体内污染物浓度以几何级数的倍数高于低端生物体的现象。
应）的数量而随之改变的相关关系称为剂量-反应关系。
关关系。
毒性，但当二者同时进入机体时，则可使后者的毒性大为增强，此种作用称为增强作用。
群。
特定人群的有害健康效应进行综合定性、定量评价的过程。
点被称为“烟波着陆点”。
一般认为有害气体的烟波着陆点是烟囱有效排出高度10-20倍，颗粒物的着陆点更接近烟囱。
高度每上升100m ,干空气团每上升100m , 气团内温度下降0.986℃。
NOX ）和挥发性有机物（VOCs ）在日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成的刺激性很强的浅蓝色烟雾所致大气污染事件。
化学和生要有3种方式：扩散和沉降、发生氧化综合反应、被植物吸附和吸收。
对定的安全系数确定的。
1h 内平均浓度的最高100 µm 的颗粒物，空气介质中的颗粒l0μm 的够长期漂浮在空气中，也称为飘尘(suspended dusts)。
环境学院导师姓名毕军专业名称环境科学职称教授博导/硕导博导是否院士否是否兼职博导否学科专长及研究方向工业生态学及循环经济；环境风险分析与管理；环境管理与政策；生态及环境规划；企业环境管理。
目前承当的科研项目循环经济及生态工业园规划；区域环境风险分析与管理；企业环境管理等10余项项目。
导师姓名程树培专业名称环境科学职称教授博导博导/硕导博导是否院士否是否兼职博导否学科专长及研究方向 1.废水生物处理2.环境生物技术3.环境生物修复4.环境分子遗传学5.分子生态毒理学目前承当的科研项目跨界融合基因工程菌Fhhh遗传工程特效菌剂GEA降解有毒或无毒废水技术优化调控导师姓名高士祥专业名称环境科学职称教授博导/硕导博导是否院士否是否兼职博导否学科专长及研究方向(1)有机污染化学：有机污染物对大气、水体和土壤的污染，污染物的环境行为，生态毒性及生态风险评价研究。
(2)污染控制化学：环糊精和表面活性剂用于土壤和地下水的修复研究和对污染物生物降解的影响研究。
目前承当的科研项目主持：白腐菌降解多溴二苯醚的机理研究(国家自然科学基金)；大气污染对六朝石刻的影响及保护对策研究（江苏省社会发展项目）。
参加：“973”项目一项湖泊富营养化与蓝藻水华爆发机理研究。
导师姓名季荣专业名称环境科学职称教授博导/硕导博导是否院士否是否兼职博导否学科专长及研究方向（1）污染物环境过程与机制；（2）土壤生物化学；（3）环境生物技术详情见：/site/grouprongji/目前承当的科研项目主持国家和省自然科学基金、863计划、中德合作项目等。
研究环境激素、抗生素等微量有机污染物的环境效应、迁移和转化；污染土壤修复；土壤有机碳转化机制导师姓名陆根法专业名称环境科学职称教授博导/硕导博导是否院士否是否兼职博导否学科专长及研究方向1、环境规划与评价；2、环境管理与政策。
目前承当的科研项目1、淮安市生态示范区规划；2、世界银行项目：江苏省企业环境行为信息公开化推广研究，江苏省丹阳市、阜宁县污染控制报告会制度研究；3、中加合作项目：气候变化教育培训。
1.环境化学分枝学科包括：①环境分析化学。
②各圈层的环境化学。
③污染生态化学。
④环境理论化学。
⑤污染控制化学。
2.环境化学主要研究对象：有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。
3.环境化学研究的内容：①有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态。
②潜在有害物质的来源，及它们在个别环境介质中与不同介质间的环境化学行为。
③有害物质对环境和生态系统及人体健康产生效应的机制、风险性。
④有害物质已造成影响的缓解、消除、防止产生危害的方法和途径。
4.我国优先考虑的环境问题中与环境化学相关的是：①以有机物污染为主的水质污染。
②以大气颗粒物、二氧化硫为主的城市空气污染。
③工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水、土地的污染。
5.各圈层的环境化学研究的内容：化学污染物在大气、水体、土壤环境中的形成、迁移、转化、归趋过程中的化学行为和生态效应。
6.土壤环境化学研究的内容：农用化学品在土壤环境中的迁移转化、归趋及其对土壤和人体健康的影响。
7.污染生态化学研究的内容：化学污染物的生态毒理学基础、作用机制，环境污染对陆地生态系统、水生生态系统的影响，及化学物质的生态风险评价问题。
8.环境理论化学研究的内容：环境界面吸附的热力学、动力学，定量结构与活性关系研究、环境污染预测模型。
9.污染控制化学研究的内容：研究控制污染的化学机制、工艺技术中的基础性化学问题。
10.环境污染物的分类：（一）按受污染物影响的环境要素→①大气污染物。
②水体污染物。
③土壤污染物。
（二）按污染物的形态→①气体污染物。
②液体污染物。
③固体污染物。
（三）按污染物的性质→①化学污染物。
②物理污染物。
③生物污染物。
11.对环境产生危害的化学污染物包括：①元素。
②无机物。
③有机化合物、烃类。
④金属有机、准金属有机化合物。
⑤含氧有机化合物。
⑥有机氮化合物。
⑦有机卤化物。
⑧有机硫化合物。
⑨有机磷化合物。
12.世界范围最关注的化学污染物：是持久性有机污染物，具有致突变、致癌变、致畸变作用的“三致”化学污染物，及环境内分泌干扰物。
第一章测试1【判断题】(1分)生态毒理学是研究有毒有害因子，特别是环境污染物对动物、植物、微生物及其生态系统的损害作用与防护的科学。
A.对B.错2【判断题】(1分)生态毒理学与环境毒理学是同一个学科。
A.对B.错3【判断题】(1分)生态毒理学是环境科学的分支学科。
A.错B.对4【判断题】(1分)1848年英国生物学家对桦尺蛾发生的工业黑化现象的报道是环境污染对动物种群影响的最早报道。
A.错B.对5【单选题】(2分)生态毒理学研究的主要对象是（）。
A.家禽B.家畜C.野外生物D.植物【单选题】(2分)大型工程建设项目实施前必须进行（）。
A.生态风险评价B.生物标志物筛选C.环境生物监测D.环境化学监测7【单选题】(2分)研究环境污染物在生物种群、群落和生态系统水平上的生态效应的一种试验方法是（）。
A.微宇宙生态系统毒性试验B.离体毒性试验C.整体毒性试验D.分子毒理学试验8【多选题】(2分)生态毒理学所研究的对象属于生物范畴是（）。
A.微生物B.植物C.动物D.环境污染物9【多选题】(2分)生物标志物可用于评估或研究环境污染物（）。
A.物理性质B.在环境中的浓度C.生物体的吸收水平D.对机体损伤的机制10【多选题】(2分)从学科知识结构来看，生态毒理学分支学科可分为（）。
A.理论生态毒理学B.应用生态毒理学C.生态系统生态毒理学D.实验生态毒理学第二章测试1【判断题】(1分)进入体内的环境污染物在不同生物酶的催化下经过一系列生物化学变化而发生结构和性质改变并形成其衍生物的过程称为生物转化。
A.对B.错2【判断题】(1分)氧化、还原和水解反应统称为环境污染物的第二相反应。
A.对B.错3【判断题】(1分)内剂量是指吸收进入体内的外源化学物的数量。
A.对B.错4【判断题】(1分)半数致死剂量是指群体中有50个个体死亡所需的剂量。
A.对B.错5【单选题】(2分)结合反应中占有最重要地位的是（）。
A.谷胱甘肽结合B.乙酰结合C.葡萄糖醛酸结合D.硫酸结合6【单选题】(2分)被动转运主要包括简单扩散和（）。
收稿:2008年12月 3国家高技术研究发展计划(863)项目(N o.2007AA06Z 416,2006AA06Z 424,2007AA06A405)、国家自然科学基金项目(N o.20737001,20777035)和教育部博士点基金课题(N o.20070284021)资助33通讯联系人 e 2mail :ecls @环境内分泌干扰物的定量结构2活性相关研究3季 力 高士祥 王晓栋 张爱茜 王连生33(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室 南京210093)摘 要 环境内分泌干扰物(简称为E DCs )由于能够干扰人类和野生动物内分泌系统的正常功能,对人类和野生动物种群的生存和持续繁衍造成严重威胁,而成为国际研究热点。
鉴于人工合成化学品种类繁多、结构复杂,发展定量结构2活性相关的快速筛选方法,对环境中污染物进行筛选和评价,具有重要的实际意义。
本文综述了环境内分泌干扰物的定量结构2活性相关最新研究进展,尤其是针对雌激素的研究,并对不同的方法作了一些比较,最后展望了其发展方向及其在我国的应用前景。
关键词 环境内分泌干扰物 定量结构2活性相关 虚拟筛选中图分类号:O6204;X131 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2009)02Π320335205Q SAR Study of E ndocrine Disrupting ChemicalsJi Li Gao Shixiang Wang Xiaodong Zhang Aiqian Wang Liansheng33(State K ey Laboratory of P ollution C ontrol and Res ource Reuse ,School of the Environment ,Nanjing University ,Nanjing 210093,China )Abstract Endocrine disrupting chemicals (E DCs )are of great concern due to the interruption to normal function of endocrine systems and therefore the challenge to the existence and reproduction of human beings and wild animals.While the com plexity and structural diversity of man 2made com pounds considered quantitative structure 2activity relationships (QS ARs )based fast screening approaches are urgently needed for the assessment of the potential risk of E DCs.In this review ,we try to generalize the substantial body of w ork and the latest study progress in the published literature related to QS AR m odels for E DCs ,and als o com pare them.S pecial attention is placed on the estrogen ,for which the greatest am ount of relevant information is known at present.At last ,the potential development direction of QS ARs on E DCs and application prospect in China are forecasted.K ey w ords endocrine disrupting chemicals (E DCs );quantitative structure 2activity relationship (QS AR );virtual screeningContents1 Introduction2 C oMFA m odels based on ER interaction 3 Other QS AR m odels based on ER interaction 4 QS AR m odels based on other nuclear receptorsubfamilies 5 C onclusion1 引言实验室和流行病学研究表明,一些人造的或天然产生的化学物质,即“内分泌干扰物(endocrinedisrupting chemicals ,E DCs )”[1,2],由于能够干扰人和野生动物内分泌系统的正常功能,威胁到人类和野生生物的生存和繁衍,因而引起全世界的广泛关注。
1996年,美国国会通过了食品质量保护法和安全饮第21卷第2Π3期2009年3月化 学 进 展PROG RESS I N CHE MISTRYV ol.21N o.2Π3 Mar.,2009用水法修正案,这些法律促使EPA建立一组筛选方案以评价E DCs干扰内分泌系统所引起的相关危害。
为了执行国会的法案,美国EPA成立了内分泌干扰物审查和试验咨询委员会(简称E DST AC)。
该委员会提出了“双层方案”对大量的化学物质进行筛选和测试它们的内分泌干扰活性。
在第一层中,采用多终点的方法对化学物质进行筛选,E DST AC推荐了20多种离体和活体测试方法[3]。
E DCs所引起的危害在中国也日益受到重视。
2000年,国家自然科学基金委员会正式在我国启动环境激素类物质污染、毒效应与机理方面的大规模研究。
鉴于目前大量的有毒化学品需要进行筛选,采用完全基于试验的筛选体系是不现实的,定量结构2活性相关(quantitative structure2activity relationship,QS AR)为大规模的初步筛选提供了迅捷而低廉的技术手段。
QS AR模型的基本假设就是:每一种化学物质的物理、化学性质和活性能够根据它的分子结构而得到预测。
QS AR模型除了预测活性外,还具有大量的优点[4],如:(1)影响现有的结构活性数据;(2)能够洞悉反应的机制;(3)鉴别关键的活性结构特征;(4)建议或指导新的设计方案和合成目标等。
目前认为,E DCs在生物体内最主要的作用机制之一就是与核受体,如雌激素受体(ER)、雄激素受体(AR)、孕激素受体(PR)等结合,从而模拟自然激素的生理功能[5]。
因此,目前QS AR研究主要是基于配体与核受体的结合,尤其是与ER的结合。
本文主要综述了基于雌激素受体的QS AR研究的最新进展。
2 基于雌激素受体结合的比较分子场分析(CoMFA) 比较分子场分析法(com parative m olecular field analysis,C oMFA)是最常用的3D2QS AR方法,当受体未知时,C oMFA可以定量描述配体与受体的相互作用,根据化合物的构效关系及化合物优势构象来推测受体图象,并预测同母体化合物的生物活性;当受体结构已知时,C oMFA还可以提供崭新的先导化合物的结构特征。
在过去的十数年中,应用C oMFA方法,对E DCs与ER的结合进行了很多研究,建立了很多QS AR模型。
雌激素受体具有两种亚型,即ERα和ERβ。
两种亚型的配体结合区只有58%的同源性,因此ERα和ERβ在组织中的表达类型以及与配体之间的结合类型具有很大的差异[6]。
T ong等[7]使用C oMFA 鉴别和区分雌激素配体结合ERα和ERβ的形态特征,通过比较C oMFA等高图发现在两者等高图的左侧是基本相同的,但是在17α附近,ERα的绿色区域明显大于ERβ,说明了在配体的该区域加入立体基团在与受体结合时,与ERα的结合力要超过ERβ,这与针对m oxestrol和异炔诺酮的实验结果相一致。
这些3D2QS AR模型的建立,有助于我们更好地定量和直观了解不同亚型的ER结合各种不同配体的特征。
C oMFA方法的最关键步骤之一就是确立分子的叠加规则,这个过程在一定程度上是随意和主观的。
而随着雌二醇及其它的一些雌激素与受体复合物的晶体结构相继被发现[8,9],能更多地从分子水平了解雌激素活性,研究者们能更合理地确立分子叠加规则。
雌二醇(E2)ER的晶体结构揭示出在雌二醇的A环3号位置的羟基通过氢键与受体结合部的G lu353,Arg394和一个水分子结合。
ER与己烯雌酚、它莫西芬、雷洛西芬的复合物晶体结构也揭示了相同的结合模式。
这些观察结果说明了酚环是能够紧密结合受体的一个共同特征。
图1为实际晶体结构中雌二醇、己烯雌酚、雷洛西芬和它莫西芬与ER 受体结合的相对位置示意图[10],从图中可以看出,A 环重合得非常好,然而最末尾的D环却有明显的柔性。
根据从图中得到的特征及其他C oMFA研究的结果[11—13],可以得出雌二醇与ER结合的关键结构特征:(1)一个酚A环;(2)一个D环;(3)7a和11β位置取代基;(4)疏水骨架(图2)。
Shi等[10]使用雌二醇作为模板分子,这4种结构特征作为基础来确定叠加规则。
最终所得到的C oMFA模型表现了很强的预测能力。
Y u等[14]以E2作为模板分子,分别使用原子契合的方法,将具有8种结构类型的44种激素类物质叠加到E2的三苯羟基基团,柔性场契合将化学物质的三维立体场和静电场叠加到E2上进行比较,结果表明随着训练集数目的增多,即化学结构趋于多样性时,柔性场契合的优势愈加明显。
Waller等[15]在C oMFA模型时加入了疏水性相互作用能(HI NT),Shi 等[10]在传统的立体场和静电场中加入酚环指示变量,大大提高了C oMFA模型的质量。
说明了针对所研究的化学物质的具体情况包含进某些与生物活性相关的描述符,能够有效地提高QS AR模型的质量。
目前,芯片实验技术(即微阵列和蛋白芯片)[16—18]和先进的DNA重组技术(cDNA克隆,DNA 印迹技术,PCR等)的发展能够发现大分子的结构,・633・化 学 进 展第21卷图1 雌二醇、己烯雌酚、它莫西芬、雷洛西芬与ER 受体结合的相对位置示意图[10]Fig.1 Relative positions of E2,DES ,raloxifene ,and 42OH tam oxifen in the ER binding sites derived from superposition of their bound receptor crystal structures[10]图2 雌二醇的结构[10]Fig.2 S tructure of estradiol[10]受体三维结构的迅速获得能够极大地增加潜在药物靶点的数量,并且能够为C oMFA 等基于配体的QS AR 模型和相关的计算技术提供更为丰富的数据源[19,20]。
