环境污染研究中, 经常会看见多环芳香烃, 卤代芳香烃, 持续性有机污染物, 环境内分泌干扰物, 多氯联苯, 二噁英等名词, 容易混淆. 这是因为它们之间有着千丝万缕的联系, 而且这些名词并不是一种分类系统下的命名. 芳香烃一般是非极性, 水溶性低, 低毒性. 但它们的衍生物, 如多环芳香烃和卤代芳香烃, 化学性质较为活泼.
- 以化学结构命名, 主要有多环芳香烃, 卤代芳香烃两大类;
- 以在环境中变化的特点命名, 有持续性有机污染物(Persistent organic pollutants, POPs)
- 以毒效应命名, 有环境内分泌干扰物(environmental endocrine disruptors, EEDs; endocrine-disrupting chemicals, EDCs), 致癌物(carcinogen), 免疫毒物(immunotoxicant)等
所以, 这些名词属于不同的分类系统, 不能放在一起讨论.
1. Toxicant: PAH (Polycyclic aromatic hydrocarbon)
100多种。多来自有机物的不完全燃烧, 性质稳定(TCDD在环境中半衰期有10年).
其中, BaP (Benzo(a)pyrene)及其环氧产物(epoxide)是致癌物, 是PAH作为环境污染物的代表种类:
2. Toxicant: HAH (Halogenated aromatic hydrocarbon)
常关注的有两大类:
2.1. Dioxin and dioxin-like compounds
- PCDDs (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins)
其中的TCDD(2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin)是PCDDs的代表，即通常意义的dioxin
- PCDFs (Polychlorinated dibenzofurans)
- PCBs (polychlorinated biphenyl)
- 1,4-Dioxin
上述各种物质以Br代Cl，同时存在溴代物。
2.2. DDT (Dichlorodiphenyltrichloroethane)
3. Effect: Carcinogenesis
部分PAH, 如BaP, 有四个或更多的芳香环, 以及湾区(bay region)结构, 具有致突变性. Bay region结构如同一个口袋, 可以增加与其结合的酶的活性, 进而代谢为diol epoxides, quinones, and radical PAH cations. 这些代谢产物能够与DNA的鸟嘌呤共价结合, 形成DNA加合物(DNA adduct). 结构稳定的DNA加合物阻碍DNA复制, 导致复制错误. 不稳定的DNA加合物与DNA链相互作用, 导致核苷酸失去嘌呤碱基. (aflatoxin致癌机制类似, 与鸟嘌呤的N7共价结合)
Dioxins中的TCDD是class I致癌物, 其它的dioxins也是”likely human carcinogen”. 但它们既不是mutagenic , 又不是genotoxic. Dioxins可以促进肿瘤形成, 但不产生致癌事件(carcinogenic event).
4. Effect: Endocrine Disruption
PAH和dioxins都可以与Aryl hydrocarbon receptor (AhR)结合, 激活其转录因子活性. TCDD是dioxins中毒性最强和研究最多的. 激活的AhR, 进入细胞核, 作为转录因子影响若干下游基因的表达.
