幾種內(nèi)分泌干擾物的對映體選擇性毒性及其降解.pdf

1、手性污染物所引發(fā)的環(huán)境行為和生態(tài)安全效應(yīng)的對映體選擇性已經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注，但是對映體標(biāo)樣制備的困難和對映體環(huán)境安全評價(jià)模型的缺乏限制了該領(lǐng)域研究的發(fā)展，而這正是本論文研究所要攻克的難點(diǎn)。在本研究中，我們選擇了目前在我國廣泛使用的手性農(nóng)藥三氯殺蟲酯(AF)和高效氯氟氰菊酯(LCT)做為研究對象，首先建立了它們在高效液相色譜(HPLC)上的手性分離條件。在得到對映體制備小樣的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了它們在發(fā)育毒性、內(nèi)分泌干擾以及免疫毒性上

2、的對映體選擇性及機(jī)理。同時(shí)以環(huán)境雌激素17β-雌二醇(E2)為研究對象，研究了它在土壤中的環(huán)境行為和非生物氧化降解機(jī)理；并采用合成MnO2對一系列甾體類雌激素進(jìn)行了氧化降解研究；此外還研究了土壤中加入草木灰后，異惡草松對稗草生長抑制的影響。具體研究分述如下： 利用手性固定性在HPLC上對AF和LCT進(jìn)行了對映體分離。通過條件優(yōu)化，這兩個手性農(nóng)藥在幾類手性柱上(Chiralpak AD，Chiralpak AS，Chiralce

3、l OD，Chiralcel OJ和Sumichiral OA-2500I)均獲得對映體基線分離，并且發(fā)現(xiàn)較低的柱溫(例如20℃)和較低的極性組分(乙醇等)含量(≤5％)有利于對映體的分離。其中Chiralcel OD柱被用于純對映體樣品的收集。利用旋光(ORD)和圓二色(CD)檢測器得到了對映體的出峰次序和CD光譜圖。進(jìn)一步結(jié)合八區(qū)律規(guī)則，確定了AF對映體的絕對構(gòu)型為S-(+)-AF和R-(-)-AF。 通過建立體內(nèi)和體外生

4、物模型，研究了AF和LCT在發(fā)育毒性、內(nèi)分泌干擾和免疫毒性上的對映體選擇性：以斑馬魚胚胎為模型，以心包囊腫、卵黃囊腫和身體彎曲等檢測終點(diǎn)為指標(biāo)開展發(fā)育毒性的研究，結(jié)果表明存在顯著的對映體選擇性，(+)-AF和(-)-LCT的致畸效應(yīng)均高于它們各自的對映體，并表現(xiàn)出一定的劑量效應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)研究了經(jīng)AF對映體暴露后，胚胎中雌激素受體基因ERα的表達(dá)變化。結(jié)果表明，AF兩個對映體對ERα mRNA表達(dá)

5、的誘導(dǎo)差異達(dá)到了3.2倍。但是在研究斑馬魚急性毒性時(shí)發(fā)現(xiàn)AF與LCT的差異較大；AF的對映體選擇性急性毒性不顯著，而LCT則表現(xiàn)出極強(qiáng)的對映體選擇性，(-)-LCT的毒性要比(+)-LCT的高162倍。這可能是由于這兩類農(nóng)藥本身性質(zhì)的差異所導(dǎo)致的。 進(jìn)一步以人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和人巨噬細(xì)胞系RAW264.7為模型，研究了LCT在內(nèi)分泌干擾和免疫毒性上的對映體選擇性。結(jié)果表明(-)-LCT比(+)-LCT能更強(qiáng)的引起MCF-

6、7細(xì)胞的增殖，以及誘導(dǎo)pS2和ERα mRNA的表達(dá)。在RAW264.7細(xì)胞毒性中也發(fā)現(xiàn)了同樣的對映體選擇性。在細(xì)胞生長抑制、凋亡以及p53基因的表達(dá)上，(-)-LCT都表現(xiàn)出了更強(qiáng)的細(xì)胞毒性。 由于內(nèi)分泌干擾物(EDCs)的廣泛存在，使得EDCs的削減和控制技術(shù)成為一個世界性的難題。弄清它們的環(huán)境行為是評估EDCs風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)有效修復(fù)方法的基礎(chǔ)。我們以E2為模型化合物，研究了土壤和水體中錳氧化物對E2降解的影響。結(jié)果顯示：在有

7、錳氧化物存在的滅菌土壤中，初始濃度為0.0267 μmol g-1的E2能在為期4天反應(yīng)中被快速降解，同時(shí)伴有接近與被降解的E2等量的雌酮(E1)生成。這表明，反應(yīng)中E217位上的羥基被氧化為羰基，同時(shí)生成唯一的降解產(chǎn)物E1。在該反應(yīng)中我們還觀察到了Mn(Ⅱ)的釋放，而在去除錳的土壤中E2沒有降解，因此可以得出結(jié)論：正是土壤中的錳氧化物對E2起到了氧化作用。土壤pH值的升高有利于E2的降解，這與該反應(yīng)中氫離子的釋放有關(guān)。 在此

8、基礎(chǔ)上，利用自己合成的MnO2對包括E1，E2雌三醇(E3)和17α-雌炔醚(EE2)在內(nèi)的雌激素進(jìn)行了降解研究，結(jié)果表明它們(濃度均為4×10-6 M，pH=4)均能在220分鐘左右被有效去除。降解速率隨著溶液pH值的降低而增加，這可能是由于MnO2在低pH值時(shí)有更強(qiáng)的氧化能力并能提供更多的表面反應(yīng)位點(diǎn)。溶液中的共存離子(Cu(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅲ)和Mn(Ⅱ))，以及反應(yīng)過程中釋放的Mn(Ⅱ)都會降低E2的去除速率。而不同金屬

9、離子對反應(yīng)的抑制效果差異可能是由于金屬離子在溶液中的存在形式不同所致。而通過螯合作用，腐殖酸能有效的去除金屬離子的影響。1 mg L-1的腐植酸與溶液0.01 M的ZnCl2溶液的結(jié)合程度可以達(dá)到251 mmol g-1。MCF-7增殖實(shí)驗(yàn)表明，MnO2能完全去除該類雌激素的活性，并且無二次污染產(chǎn)生。 通過研究土壤加入草木灰(BRS)后，對異惡草松(CMZ)的吸附。并進(jìn)一步結(jié)合分析了加入BRS前后，土壤中CMZ對稗草的生物可利