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居室空气甲醛与苯污染的生殖和胚胎发育毒性及其作用机制研究

吴成秋  
【摘要】: 目的监测新装修居室空气甲醛、苯系物、挥发性总有机物的污染现状及变化趋势,调查新装修居室内新婚女性的月经功能和妊娠状况,探讨装修居室空气污染对女性生殖功能的影响。 方法随机对323个符合条件的住进新装修住房的新婚女性和72个未住进装修新房的新婚女性进行生殖功能调查,并监测她们装修居室空气中甲醛、苯、挥发性总有机物(TVOCs)的污染状况和变化趋势, 1、使用自己设计的调查表,调查395个女性的月经状况、妊娠过程及结局和相关的危险因素,并追踪观察1.5年-3年; 2、分别在她们入住新房时、入住3个月和6个月三个不同时间点监测装修居室空气中甲醛、苯系物、挥发性总有机物的浓度。污染物的监测采用《室内空气质量标准》规定的方法进行; 3、根据她们居室空气中污染物的浓度是否超过《室内空气质量标准》,将调查对象分为暴露组和非暴露组,比较两组月经异常和妊娠结局异常的发生率; 4、对可能影响女性月经和生殖功能的相关因素进行Logistic回归分析。 结果 1、居室装修材料种类多,能产生空气污染物的主要有人造板材、各种油漆、胶水、粘合剂、复合地板等。 2、装修居室空气中甲醛浓度在刚入住时超标率为57.89%,在入住3个月和6个月时超标率分别为50.15%和25.39%,三个时间点比较差异有显著性(P0.05);苯、甲苯、二甲苯入住时的超标率分别达41.18%、58.82%和51.70%,第3、6个月苯系物浓度及超标率均低于刚入住时的浓度(P0.05),到第6个月时,苯的超标率下降到5.57%,甲苯、二甲苯的超标率为21.98%和24.15%;装修居室内苯系物的超标率较甲醛的超标率低(P<0.05); TVOCs的超标率在刚入住时达60.06%,第3、6个月TVOCs浓度及超标率也均低于刚入住时的浓度(P0.05),到第6个月时,仍然有29.93%的住户室内空气TVOCs浓度超过室内空气质量标准。 3、暴露于装修居室空气污染的女性,其月经异常(包括月经周期异常、经期异常、经量异常和痛经)的发生率均高于非暴露组(P0.05);自然流产发生率高于非暴露组的发生率(P0.05),其相对危险度为2.35,95% CI为1.09-5.05,妊娠合并症的发生率高于非暴露组(P0.05),RR为1.86,95% CI为1.22-2.84,出生缺陷的发生率为8.87%,高于未暴露组的发生率(P0.05),RR为2.43,95% CI为1.06-5.58。 4、经Logistic回归分析显示,影响女性月经和生殖功能的主要危险因素是装修居室空气中甲醛、苯系物、TVOCs、居室通风差、每天在家的时间长,另外,饮酒也是一个主要的危险因素。 结论 1、装修居室空气甲醛、苯系物、TVOCs污染较严重,随着时间的推移,污染物浓度逐渐降低; 2、装修居室空气污染可对女性的月经和生殖功能产生危害,导致月经异常、自然流产率上升、出生缺陷增高。 目的研究甲醛和苯对体外培养胚胎的发育毒性,探讨甲醛和苯联合毒作用类型。 方法 1、采用体外全胚胎培养模型,8.5d小鼠胚胎与含苯、甲醛的小鼠即刻离心血清共培养48hr,观察苯和甲醛单独及联合染毒对小鼠胚胎生长发育和组织器官形态分化的影响。 2、分离12d龄小鼠胚胎的肢芽和中脑细胞,应用微团培养技术,观察苯和甲醛对胚胎肢芽细胞、中脑细胞分化和增殖的影响。 3、应用恒温旋转培养装置对12d孕龄小鼠胚胎前肢芽进行培养,观察不同浓度的苯和甲醛对肢芽发育和分化的影响。 结果 1、在空白和溶剂对照组8.5d龄胚胎体外培养24-48hr后与体内同期发育的胚胎发育一致(P0.05)。 2、甲醛和苯对小鼠胚胎发育具有明显影响,能影响体外器官形成期的小鼠胚胎生长发育且呈剂量-效应关系:苯浓度为1000μmol/L时,各生长发育指标和组织器官形态分化指标均受到抑制,未见正常发育胚胎,畸胎发生率增高,可见中枢神经系统畸形,主要为中脑、后脑、前脑形态异常、体位异常及小头等,并出现胚胎死亡。甲醛能诱发神经管闭合不全、体位、胸部、心脏形态异常。 3、苯和甲醛联合作用时,(10+3)μmol/L组即能影响胚胎生长发育,随着苯和甲醛的联合染毒浓度的增加,胚胎卵黄囊直径、颅臀长、头长、体节数均明显下降,胚胎形态分化指标评分值下降,畸胎和死亡率增高。主要表现为头部异常(脑膨出、脑裂、神经管未闭)、心脏发育异常(停留在心管期和心包积液的出现)、肢芽小、眼、耳、鳃弓异常。苯和甲醛可致胚胎脏层VYS内皮细胞结构紊乱,排列不规则,细胞失去极性,出现变性、肿胀,胞浆出现空泡。 3、苯与甲醛对胚胎的致死效应:27μmol/L甲醛致胚胎死亡率为11.1%,加苯10、100μmol/L后,死亡率分别上升到33.3%和44.4%,9μmol/L甲醛对胚胎致畸率为11.1%,加苯10、100μmol/L后,畸胎率分别为上升到44.4%和88.9%。可见二者对胚胎的毒性作用和致畸作用强度远超过二者单独的效应之和,表现为协同毒作用。 4、苯和甲醛对小鼠胚胎中脑及肢芽细胞的增殖和分化均有抑制作用,并呈较明显的剂量-效应关系;对细胞分化的抑制作用大于对增殖的抑制作用。苯对肢芽细胞的半数分化抑制浓度(IDC50)和半数增殖抑制浓度(IPC50)分别为89.93μmol/L和396.77μmol/L,对中脑细胞的IDC50和IPC50分别为116.29μmol/L和831.46μmol/L。甲醛对肢芽细胞的IDC50和IPC50分别为14.63μmol/L和27.67μmol/L,对中脑细胞IDC50和IPC50分别为16.46μmol/L和26.92μmol/L。 5、苯和甲醛都可抑制前肢芽器官的发育和分化,并随着浓度的增加,肢体中各软骨的发育分化越差,Neubert评分越少,在高浓度时,可出现掌指骨缺失、软骨原基均未分化、并有畸形;爪骨比长骨受损更严重。 结论 1、苯、甲醛对小鼠胚胎具有直接的胚胎毒性和致畸性,二者可抑制胚胎肢芽器官的发育和分化;抑制胚胎中脑及肢芽细胞的分化和增殖; 2、苯和甲醛能损害胚胎VYS结构和功能,诱导胚胎细胞变性和死亡; 3、苯和甲醛对小鼠胚胎的联合毒效应表现为协同作用。 目的探讨甲醛与苯对小鼠的生殖毒性和胚胎发育毒性及其作用机制,为全面评价甲醛和苯的生殖及胚胎发育毒性提供试验及理论依据。 方法昆明种小鼠雄性54只,雌性108只,雌、雄性大鼠分别随机等分为9组,雄鼠每组6只,雌鼠每组12只。分别吸入染毒:甲醛为3mg/m3、6mg/m3、9mg/m3,苯为5mg/m3、10mg/m3、15mg/m3,甲醛苯(3+5)mg/m3、(6+10)mg/m3及吸入染毒柜内空气的对照组,各组每天染毒2hr。雄鼠连续染毒7d,雌鼠于雄鼠染毒后的第28d开始,连续染毒7d。雌鼠染毒完后与染毒了的雄鼠过夜交配,观察交配率,0d-6d期间观察雌鼠受孕及流产情况。雄鼠交配后处死,测睾丸脏器系数、精子死亡率和畸形率;一侧睾丸做常规病理学切片、观察睾丸的形态结构学变化,另一侧睾丸匀浆离心,取上清液用分光光度法检测NO、T-AOC、Ca2+含量、ATPase活性。孕鼠在孕7d-15d再吸入染毒,观察孕鼠的体重,于孕18d处死孕鼠,收集血液分离血清,采用酶联免疫竞争法检测血清中雌二醇和孕酮含量;观察胚胎的生长发育状况、死胎和吸收胎鼠数及畸型率;计算心、肾、脾、肝和卵巢的脏器系数;卵巢和胎盘并进行常规组织病理学观察,采用免疫组织化学方法检测胎盘雌激素受体的表达。 结果 1、各组雌雄小鼠染毒期间活动、食量未见明显变化,被毛光泽,无死亡与中毒现象。合笼交配频繁,交配率无变化,合笼交配率为100%。对照组受孕率均为100.00%,低、中浓度的单独甲醛或单独苯染毒组小鼠的受孕率、流产率与对照组比较差异均无显著性(P0.05),但高浓度的单一毒物组及联合染毒组小鼠的流产率较对照组增高(P0.05)。 2、高浓度苯、甲醛及联合染毒组雄性小鼠的体重增长与对照组比较差异有显著性(P0.05)。染毒后第一个3d,各组孕鼠的体重增长率差异无显著性(P0.05),染毒后的第2个和第3个3d,中、高剂量甲醛组、苯染毒组和两个联合染毒组孕鼠的体重增长率低于对照组(P0.05);甲醛和苯联合染毒组孕鼠在孕10-12d、孕13-15d的体重增长率低于相同浓度的单独甲醛或单独苯染毒组(P0.05)。 3、小鼠睾丸脏器系数随染毒剂量增加而降低,低苯组、低甲醛组分别与对照组比较差异均无显著性(P0.05),其它各染毒组与对照组比较差异有显著性(P0.01),并存在明显的量-效关系。苯和甲醛染毒组及二者联合染毒组精子死亡率、畸型率、睾丸细胞凋亡率均高于对照组(P0.01),且量-效关系明显;甲醛和苯对小鼠睾丸脏器系数、精子的致死致畸型及睾丸细胞凋亡的影响均有协同毒作用。 4、对照组曲细精管形态规则,边缘完整,管壁内精原母细胞、初级精母细胞和次级精母细胞由外至内排列紧密,层次分明清晰,管腔位于中央处,腔内可见大量成熟的精细胞。染毒组可见曲细精管形态不规则,边缘极不完整,大小不一,管壁内的细胞由外至内排列不紧密,精原母细胞、初级精母细胞和次级精母细胞有些变性,甚至缺失,层次不清晰,管腔偏位或没有管腔,部分管腔内见少量发育成熟的精子,有些管腔内未见成熟精子。染毒浓度越高,病理损害越明显。 5、染毒组小鼠睾丸的T-AOC、ATPse活性随染毒剂量增加而降低(P0.01),并且存在明显的剂量-效应关系;NO、Ca2+含量随染毒剂量的增加而增高(P0.01);联合染毒组小鼠睾丸的T-AOC、ATPse活性、NO、Ca2+含量与同浓度的单一毒物组比较差异均有统计学意义(P0.01),甲醛和苯对T-AOC、ATP酶、NO、Ca2+的联合影响表现为协同效应。 6、各组孕鼠的心、肾、脾脏器系数均无差异(P0.05);肝脏和卵巢重量随染毒剂量的增加而降低,中、高剂量染毒组肝脏和卵巢脏器系数低于对照组(P0.05);甲醛和苯的联合染毒组肝脏、卵巢的脏器系数较相同剂量的单一甲醛或苯组更低(P0.05),甲醛×苯对肝脏和卵巢的脏器系数的影响表现为协同毒作用(P0.05)。 7、中、高浓度甲醛组、苯染毒组和联合组吸收死胎率、畸胎率均高于对照组(P0.05),甲醛和苯联合染毒组的吸收死胎率、畸胎率均高于相同浓度的单一毒物组的吸收死胎率、畸胎率(P0.05);中、高浓度甲醛、苯染毒各组和二者联合染毒组均能抑制胎鼠的生长发育,并有剂量-效应关系,胎鼠的体重、身长、尾长均低于对照组(P0.05),高浓度甲醛、苯染毒组胎盘的重量也较对照组低(P0.05);联合染毒组胎鼠的体重、身长、尾长及胎盘重量均低于同浓度单一甲醛或苯染毒组(P0.05)。二者对胚胎生长发育的影响也表现为协同毒效应(P0.05)。 8、空气对照组卵巢皮质中各级卵泡发育正常,苯染毒组闭锁卵泡增多、次级卵泡闭锁率升高、但各级卵泡结构未见明显异常; 9、对照组小鼠胎盘迷路滋养层含有丰富的子体血管和母体血窦;海绵滋养层由滋养层细胞、糖原细胞及母体血窦共同组成,糖原细胞内糖原多、呈块状或粗大颗粒;巨细胞滋养层由巨细胞和少量的母体血窦组成。苯处理组滋养层细胞变小、紧密排列成行或成团、大部分细胞间界线不清、胞质红染、核固缩、糖原细胞减少甚至消失,血窦腔隙变窄、数量减少;巨细胞层细胞个别脱落,大部分正常染色质浓缩,少数有核内包含体。 10、各组孕鼠血清中E2水平及胎盘ERβ表达水平差异均无统计学意义(P0.05);中、高浓度的甲醛组、苯染毒组及甲醛与苯联合染毒组孕鼠血清孕酮水平均低于对照组(P0.01),血清中孕酮水平与甲醛或苯染毒剂量存在一定的剂量-效应关系。联合染毒组孕酮水平低于同浓度的单一毒物染毒组(P0.01)。 结论 1、甲醛和苯可抑制小鼠的生长,损伤小鼠的睾丸生殖细胞,使精子的死亡率和畸形率增加,甲醛和苯有协同毒效应; 2、甲醛和苯具有胚胎发育毒性和致畸性:可导致使胚胎的生长发育延迟、畸形甚至死亡; 3、苯和甲醛可能是通过降低睾丸生殖细胞的抗氧化能力、抑制ATP酶活性、钙离子失衡等方式而导致睾丸生殖细胞损伤;可能是通过损伤胎盘的结构、抑制孕酮的分泌及改变胎盘雌激素受体的表达而引起胚胎发育异常。


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