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1、摘要二恶英类物质是斯德哥尔摩公约中禁用的12种持久性有机污染物之一，在环境中广泛分布并持续存在。工业生产和垃圾焚烧是二恶英类物质产生的主要途径，由于其具有极高的结构稳定性和生物累积放大效应，目前在土壤、水体和大气等自然环境中广泛检出，由于其具有较高的脂溶性可富集于食物链上游的动物和人体内，并与多种不良健康效应有潜在关联。其中2,3,7,8-四氯二苯并p-二恶英（2,3,7,8-TCDD）是毒性最强的同系物，已被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物。食物是人体暴露二恶英类化合物的主要途径。随着我国居民膳食结构的改变，二恶英污染风险较高的肉、蛋、奶等动源性饮食比重的增加使得国民暴露二恶英的几率大大增
2、加。由于二恶英类物质难降解，生物累积性强，即便从污染源着手降低暴露风险，既往暴露的效应仍会长效存在。在分子层面上，二恶英类污染物致毒的机理主要是通过激活细胞内二恶英受体（芳香燃受体，AhR）以及下游的信号通路而产生。因此，通过适当调节芳香煌受体信号通路的应激反应有助于阻断其致毒效应。以五元睡噗杂环为母核进行不同取代基团的修饰可以得到一系列具有广谱生物活性的化合物。这类化合物具有高效、低毒等特点，在农药领域已经成为替代传统高毒性，非环境友好型农药的有效替代物；医药领域中，第四代头袍类药物中就有4种以睡哇杂环为核心的衍生药物。伴随着对其结构的不断衍生和利用，4-噬喋类杂环化合物在治疗癌症方面的活性
3、也逐渐被挖掘出来，并有多项研究针对其中的活性化合物的抗癌信号通路进行阐述。睡噗类化合物广泛的应用为从其中筛选芳香始受体活性物质提供了基础。前期本研究组利用组合化学方法在相关药理研究基础上建立一个包含285种化合物的4曝嗖烷酮类化合物库。之后应用基于AhR的报告基因高通量生物活性筛选体系获得具有AhR拮抗效应的10种化合物,其中具有拮抗作用的281、282两种化合物表现出与经典AhR拮抗剂CH223191相类似的活性结果。为了进一步开发具有高生物安全和有效性的新型喷哇类AhR活性物质，本研究在前期实验结果基础上开发了化合物286、287,从AhR信号通路活性验证和对二恶英的细胞作用以及细胞毒性去
4、评估和验证这4种新型嘎喋类AhR活性物质的应用价值。希望获得有效、安全的、可以对抗二恶英毒性的AhR活性化合物，能够成为一种有用的治疗剂和/或一种独特的先导化合物。本研究开展了以下三个方面的研究并得到结果如下：1）新型睡哇类AhR活性化合物设计、合成与表征。依据前期研究结果和组合化学方法，优化3-N位置的噬咏杂环修饰合成路线，我们重新设计并合成了先前报道的两种已知结构的AhR活性化合物281,282,并改变部分取代基结构合成II结构新颖的286,287化合物，通过高分辨质谱对其分子量进行确认；核磁氢谱确认其结构正确性。2）新型睡睫类化合物的AhR活性检测。合成的新型睡噗类AhR活性物质在细胞内
5、不具有内源AhR激动剂活性，并与AhR稳定结合。对TCDD暴露导致的细胞死亡、细胞形态改变具有一定的缓解作用；在基因层面发现这4种脸喋类AhR活性物质具有较好的阻断TCDD诱导激活AhR下游基因转录的能力，而在蛋白水平，CYPlAkCYPlA2的蛋白表达并未有明显的改变。3）新型睡喋类化合物的细胞安全性评估。针对合成所得4种化合物，结合AhR标准拮抗剂CH223191分别在HepG2细胞中进行细胞活性检测，及可能引起细胞毒性的活性氧机制进行了初步探索，结果表明，化合物281、282、286、287在24h、48h时无明显细胞毒性，化合物282,286在72h的孵育下具有轻微的细胞毒效应。虽然4
6、种化合物在24h无明显的细胞毒性，但281、286、287表现出轻微的RoS水平上升。通过本研究结果可以看到，化合物282表现出较好的抑制内源性配体激活AhR作用，化合物286表现出较好的抑制外源性配体，如TCDD激活AhR信号通路作用。关键词：睡唾烷酮、芳香煌受体、代谢毒性、拮抗效应、分子机制AbstractDioxinsareoneofthe12persistentorganicpollutantsbannedundertheStockholmConventionandarewidelydistributedandpersistentintheenvironment.Industrialp
7、roductionandwasteincinerationarethemainpathwaysfortheproductionofdioxinlikesubstances,whicharewidelydetectedinthenaturalenvironmentsuchassoil,waterandatmosphereduetotheirhighstructuralstabilityandbio-accumulativeamplificationeffects,andcanbeenrichedinanimalsandhumansduetotheirhighlipidsolubility,and
8、arepotentiallyassociatedwithavarietyofadversehealtheffects.Amongthem,2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(2,3,7,8-TCDD)isthemosttoxiccongenerandhasbeenclassifiedasahumanclassIcarcinogenbytheInternationalAgencyforResearchonCancer.Oralingestionistheprimaryrouteofhumanexposuretodioxin-likecompounds.With
9、thechangeindietarystructureofChineseresidents,theincreaseintheconsumptionofmeat,eggs,milkandotheranimalderivedfoodwithhigherconcentrationofdioxinshasgreatlyincreasedthehazardofnationaldioxinexposure.Becausedioxinsaredifficulttodegradeandeasytobioaccumulate,theirtoxiceffectswillremainlong-lastingeven
10、ifexposurerisksarereducedfromthesource.Atthemolecularlevel,themechanismofdioxin-likepollutanttoxicityismainlygeneratedthroughactivationofintracellulardioxinreceptor(ArylhydrocarbonReceptors,AhR)aswellasitsdownstreamsignalingpathways.Therefore,byappropriatelyregulatingtheoxidativestressresponsemediat
11、edbyAhRcanblockitstoxicogeniceffects.Themodificationofthefive-memberedthiazoleheterocycleastheparentstructurewithdifferentsubstituentgroupscanleadtoaseriesofcompoundswithbroad-spectrumbiologicalactivities.Thesecompoundsarehighefficiencyandlowtoxicity,andhavebecomeaneffectivealternativetotraditionalh
12、ighlytoxicandnon-environmentallyfriendlypesticidesinthepesticidefield;therearefourthiazoleheterocyclic-deriveddrugsinthefourthgenerationofcephalosporinsinthepharmaceuticalfield.Alongwiththecontinuousderivationandutilizationofitsstructure,theactivityof4-thiazoleheterocycliccompoundsinthetreatmentofca
13、ncerhasstartedtobeexplored,andseveralstudieshavebeenconductedtoelucidatetheiranticancersignalingpathway.ThewiderangeofapplicationsofthiazolesprovidesthebasisforscreeningAhRactivatedsubstancesfromthem.Inthepreviousphase,ourgroupusedcombinatorialchemistrytobuildalibraryof4-thiazolidinonescontaining285
14、compoundsbasedonrelevantpharmacologicalstudies.Subsequently,theAhR-basedreportergenehigh-throughputbioactivityscreeningsystemwasappliedtoobtain10compoundswithAhRantagonisticeffects,ofwhichtwocompoundswithantagonisticeffects281and282showedsimilaractivityresultstothoseoftheclassicalAhRantagonistCH2231
15、91.InordertofurtherdevelopnovelthiazoleAhRactivesubstanceswithhighbiosafetyandefficacy,compounds286and287weredevelopedbasedontheresultsofpreviousexperimentstoevaluateandverifytheapplicationvalueofthesefournovelthiazoleAhRactivesubstancesfromtheverificationofAhRsignalingpathwayactivityandcelleffecton
16、dioxinsandcytotoxicity.Itishopedthateffective,safeAhRactivecompoundsthatcancombatdioxintoxicitycanbeausefultherapeuticagentand/orauniqueleadcompound.Thisresearchcontainsthefollowingthreemainaspects：1) Design,synthesisandcharacterizationofnovelthiazoleAhRactivecompounds.Basedontheresultsofpreviousstu
17、diesandcombinatorialchemistry,weoptimizedthesyntheticrouteofthiazoleheterocyclicmodificationatthe3-Nposition,andredesignedandsynthesizedtwopreviouslyreportedAhRactivecompoundswithknownstructures,281,282,andchangedpartofthesubstituentstructuretosynthesizenovelcompoundswithnovelstructures,286,287,andc
18、onfirmedtheirmolecularweightsbyhigh-resolutionmassspectrometry;thecorrectstructureswereconfirmedbynuclearmagnetichydrogenspectrometry.NMRhydrogenspectroscopyconfinnedthecorrectstructure.2) TheactivationofAhRbythenovelthiazolecompounds.Thesynthesizednovelthiazole-likeAhR-activesubstancesdidnotpossess
19、endogenousAhRagonistactivityinHepG2cellsandwerestablyboundtoAhR.TheyalleviatedcelldeathandcellmorphologyalterationcausedbyTCDDexposure;atthegenelevel,these(burthiazole-likeAhRactivesubstanceswerefoundtohaveabetterabilitytoblockTCDD-inducedactivationofAhRdownstreamgenetranscription,whileattheproteinl
20、evel,theproteinexpressionofCYPlAlandCYP1A2wasnotsignificantlyaltered.3) Cytosafetyassessmentofnovelthiazolecompounds.Forthefourcompoundssynthesized,thecellviabilitydetectioninHepG2cellscombinedwiththeAhRstandardantagonistCH223191wascarriedout,andthemechanismofreactiveoxygenspecies(ROS)thatmaycausecy
21、totoxicitywaspreliminarilyexplored.Theresultsshowedthatcompounds281,282,286and287hadnosignificantcytotoxicityat24hand48h.Thecompounds282,286hadaslightcytotoxiceffectat72hincubation.Althoughthefourcompoundswerenotsignificantlycytotoxicat24h,281,286and287exhibitedaslightincreaseinROSlevels.Throughther
22、esultsofthisstudy,itcanbeseenthatcompound282showsbetterinhibitionofendogenousligandactivationAhR,andcompound286showsbetterinhibitionofexogenousligands,suchasTCDDactivationofAhRsignalingpathway.KeyWords:Thiazolidinone,AromatichydrocarbonReceptor,MetabolicToxicity,Antagonisticeffect,Molecularmechanism
23、第1章绪论1.1 二恶英类化合物及其毒性效应1.1.1 二恶英类化合物的来源二恶英(DioXinS)是指多氯代二苯并二恶英(PoIyChk)rinateddibenzo-p-dioxins,PCDDs)和多氯代二苯并吠喃(polychlorinateddibenzofurans,PCDFs),二恶英类似物指毒性与二恶英相似的多氯联苯(Polychlorinatedbiphenyls,PCB),多氯二苯并二恶英和多氯二苯并吠喃以及多氯联苯是持久性、生物蓄积性和毒性的环境污染物，统称二恶英类化合物。二恶英类化合物是无意识合成的副产品，最初是在化工产品的副产物中发现的，自然界中产生的二恶英很少，森林
24、大火、火山爆发是可能的自然途径，其主要来源于人类活动，包括工业来源和非工业来源。工业来源主要包含固体废物焚烧，工业锅炉燃烧、冶金工业、有机氯化工、染料化工、纸浆漂白等过程。其中固体废物燃烧包括生活垃圾、医疗废物及危险废物等的燃烧，是环境中二恶英类化合物的主要来源。非工业来源主要包括汽油的不完全燃烧、家庭燃料、偶然燃烧、光化学反应、生化反应等。历史上发生了多起恶性的二恶英污染事件，给人类留下了惨痛的教训I,例如比利时“鸡污染”事件、越南橙剂事件、日本米糠油事件、意大利塞维索化学污染事故、德国二恶英饲料等。PCDD和PCDF是废物焚烧和工业过程不需要的卤代芳燃副产品，PCB主要源于人类制造活动，曾
25、在制造电子绝缘体或绝缘液体及专用液压机液体中使用，但在1929年至1970年代被禁止时，仍有PCB不断释放到环境中，这不仅是由于在禁止PCB生产之前制造的含PCB设备和材料中继续释放遗留的PCB,而且还由于无意中生产了PCB作为颜料和染料生产的副产品(ViIUkSeIa&Pohjanvirta,2019),工业生产中含氯化合物是高温或燃烧过程中形成的副产物，随着工业排放进入生态环境。人类通常通过受污染的食品接触二恶英及其类似物，这些产品受到这些化学物质沿食物链积累的影响(Lopezetal.,2021),还通过进食动物源性食物接触二恶英及其类似物，这种途径暴露约占总暴露量的80%-95%,肉类
26、、肉制品、奶类制品、乳制品和多脂鱼等富含脂肪的食物是二恶英及其类似物的主要膳食来源(Pajureketal.,2022)o1997年和2010年欧洲发生的几起重大食品和饲料污染事件，二恶英和多氯联苯对饲料和食品安全构成了严重威胁。第一个官方的食物链二恶英污染案例发生在1947年的美国，当时在牛群中爆发了皮肤变厚(角化增加)的怪病，称为“X病”，造成了大量动物死亡。从工人用来生产加工过的浓缩小麦中发现了高度氯化的蔡，此外，木材防腐剂中除含有高氯化蔡物质外还含有二氯秦的混合物，证实为是氯化秦污染所致(Hansel&McEntee,1955)o十年后，美国及其他国家发生“雏鸡水肿病”，造成大规模的肉
27、鸡和成仔鸡死亡，这被发现是由被TCDD污染的饲料引起的(FireStOne,1973)。有研究建立二恶英和多氯联苯的食品和饲料监测计划表明，粗放农业(乳牛饲养)的牛表现出更高水平的多氯联苯(dl-PCB),并且频率更高。与传统农业中使用的浓缩饲料相比，绿色饲料(牧草、青贮饲料和干草)中的PCB含量更高。土壤吸收的增加也会导致乳牛及其小牛的体内污染物水平升高。此外，农场中存在的来自旧建筑和建筑材料(例如含多氯联苯的墙面涂料)的PCB点源可能会导致动物和由它们生产的肉类受到非常高的污染(Zennegg,2018)。此外，人类还通过大气污染暴露这些污染物(Lopezetal.,2021)。大气中的二
28、恶英及其类似物以间接形式污染食物链，可以被分配到土壤和植被中，易于生物富集，并在食物链中积累。大气中的dl-PCB源目前主要认为是PCB材料的焚烧以及储存地PCB材料的挥发(Degrendeleetal.,2020)。PCDDs65,r 3,图11二恶英类的结构式Figure 1-1 Structural formulas of dioxins*注：弓I用自(Viluksela&Pohjanvirta,2019)*Note:Citedfrom(Viluksela&Pohjanvirta,2019)3.生物蓄积.U4.全球传输图12环境中二恶英类化合物的来源Figure1-2Sourcesofd
29、ioxin-likecompoundsintheenvironment*注：引用自中国生物器材网(赛默飞GCMSMS方法篇：二恶英筛查)*Note:CitedfromChinaBiologicalDevicesNetwork(ThermoFisherGC-MS/MSMethodsChapter:DioxinScreening)1.1.2二恶英类化合物的环境赋存二恶英类化合物无色无味，不溶于水，但可溶于大部分有机溶剂，容易在环境和生物体中生物体内积累。这类物质熔点较高，性质极其稳定，极难通过化学和生物降解消除，自然界的微生物降解、水解和光解作用对二恶英的分子结构影响较小，所以环境中的二恶英很难自
30、然降解，可长时间存在于环境中。基于其持久性和高毒性，2001年由国际社会通过的斯德哥尔摩公约将此类物质列为持久性有机污染物(PerSiStentOrganiCPonUtant,POPs)。它还具有半挥发性，能够通过远距离大气(LRAT)迁移，产生“全球蒸储效应”，也称“蚱螭跳效应”(Huangetal.,2022)o此外，二恶英及其同源物对生物体具有毒性，主要原因是它们与诱导基因表达的芳燃受体结合，进而激活一系列下游可导致毒性的信号通路(Hanetai.,2016)。二恶英和吠喃同系物很少在环境中单独出现，通常是以几种同系物的混合物形式出现，为了比较具有不同特征同系物的样品的毒性，开发了毒性当
31、量因子(TEF)o二恶英中最毒的同系物是2,3,7,8-四氯二苯并对二恶英(2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD),因此以它作为毒理学原型，假定二恶英具有共同的作用模式，并显示出纯粹的附加协同效应(剂量相加性)，为了便于评估二恶英混合物的毒性,将所有二恶英同系物都规定了相对于TCDD的毒性当量系数(其毒性当量系数为1),当混合物中每种同族元素的浓度乘以其TEF值并将所得产物相加时，结果显示混合物的TCDD量等于其毒性(TEQ)(Viluksela&Pohjanvirta,2019)。TotalTEQ=2j(CjXTEFI)i=lTEQ:concent
32、rationofthemixtureofcongeners,expressedastoxicequivalentof2,3,7,8-TCDDn:numberofcongeners(withavailableTEFvalue)Q:concentrationofcongeneriTEFj:toxicequivalencyfactorforthecongeneri(unitless)二恶英类化合物广泛存在于各种环境介质中，包括空气、水、沉积物和土壤(Leietal.,2020)。环境空气是二恶英迁移的最重要途径，空气中二恶英的浓度是气相和颗粒相的总和，在大多数地区，空气中的二恶英浓度相对较低，只有少
33、数地区被认为受到污染。一项研究在中国五个省(四川、湖南、湖北、福建和浙江)和一个大城市(上海)的多个城市采集的6个环境空气样本中测定了多氯二苯并对二恶英和二苯并吠喃(PCDD/Fs)的含量。结果显示，PCDD/F含量最高的是四川省成都市,在成都的不同地区发现较高的总浓度(120.3和102.9pgmT)和毒性当量浓度(1.93和1.8IPgI-TEQm-3),四川省PCDD/Fs浓度在2.6至120.3PgmT之间变化(0.04-1.93pgI-TEQm-3),中国中部省份，湖南和湖北的PCDD/Fs浓度分别为13353.3和7.7PgmT(0.24、1.15和0.18PgLTEQmA嘉定区大
34、气中PCDD/Fs的平均浓度为4.4Pgm3(0.07PgI-TEQm-3),浦东新区PCDDZF的平均浓度为18.4Pgnr3(0.38Pgl-TEQm川)。中国中西部地区重要的工业城市大气中PCDD/Fs含量较高，表明工业排放对大气中的PCDD/Fs污染有重要影响(ChenetaL,2011)。许多研究报告了二恶英在环境空气中浓度具有季节性趋势,冬季的浓度较高，夏季的浓度较低(Ohetal.,2006;Coutinhoetal.,2007;ChenetaL,2011)0五氯苯酚(PCP)和五氯酚钠(Na-PCP)的生产已被确认为PCDD/Fs的主要历史来源(LietaI.,2012),PC
35、DD/Fs是生产Na-PCP的过程中无意产生的副产物，由于这些化学品和附加产生的化学废物处置不当，形成了世界各地主要的PCDD/Fs污染场地(AICOCk&Jones,1997)。因此，二恶英可以通过挥发或颗粒结合的形式从受污染的场地迁移到大气环境中(LietaL,2012)。与空气污染相关的研究大都集中在室外环境中发生的污染物来源和人类暴露上，如今，人们可能将90%以上的时间花在室内，室内环境如室内空气、室内灰尘也是接触二恶英的重要媒介，对人类构成潜在健康风险，研究表明PCDD/Fs可以从纺织品(包括衣服、地毯和室内装潢)转移到人体皮肤上，并释放到室内环境中(KangetaL,2011)。中
36、国大多水域的PCDD/Fs水平与世界相似，没有明显的污染，长江河流的PCDD/Fs浓度较低，与未受污染的河流一致，而作为中国第二大淡水湖的洞庭湖，由于1960年代至1980年代大量使用Na-PCP,洞庭湖受到PCDD/Fs的污染，其浓度比长江河流高3倍以上(LeietaL2020),这些水域中的水通过植被截留、土壤渗透、直接蒸发、直接利用等多种途径成为这些化合物的暴露源头。PCDD/Fs通过直接/间接排放、河流输入、沿海的大气沉降和点源进入沿海和河口系统等不同方式进入沿海水生环境(VertaetaL,2007),作为疏水性有机化合物，对悬浮颗粒的吸附性强，易于沉降到水生环境中的沉积物中，在沉积
37、物中积聚，因此沉积物成为河口和沿海地区此类污染物的主要汇，储存大量污染物的沉积物可以通过再悬浮、分子扩散、生物扰动等成为潜在次生污染源(CaietaL,2016)。一方面，沿海沉积物中的PCDD/Fs多可以通过沉积物的再悬浮和随后的解吸过程重新进入覆层水。另一方面，底栖生物的吸收可能导致PCDD/Fs在食物链中的积累。一旦进入食物链，这些化合物就会生物累积和生物放大，在高营养水平和人类摄入量的物种中达到更高的浓度(NImeSetal.,2011)o在天津的海河和大沽流域河的沉积物中发现了高浓度的PCDD/Fs,这些区域的浓度比可能效应水平(KaPeIyUkhetaI.,)高2-3个数量级或更多
38、，表明严重的不利生态影响。在湖南洞庭湖地区，水中高浓度的PCDD/Fs反映了该地区曾使用Na-PCP预防和治疗血吸虫病，洞庭湖和湘江沉积物中的浓度分别为0.7pgTEQ/g至38.9pgTEQg0广东省清远市龙塘市是著名的电子垃圾回收中心，该地区受到原始电子废物回收过程的严重污染，例如露天焚烧，拆除。在靠近回收活动的池塘中，沉积物中PCDD/Fs的浓度远高于PELs,达到128PgTEQ/g(Leietal.,2020)o污水处理厂也是PCDD/Fs的来源，在包括北京和无锡在内的中国75个污水处理厂的污泥中检测到的PCDD/Fs的浓度相对较高(高达21.24pgTEQ/g)(Luetal.,2
39、012),污水处理厂的污水污泥可能携带重金属等化学污染物，因此，污泥的土地应用在通过食物链，从而在土壤、植物、动物和人类中积累这些污染物方面存在一些风险。土壤是潜在有毒元素的主要宿主，作为一个开放的系统，土壤是许多物质的来源或汇(Patinhaetal.,2018)。南极和北极土壤样品可用作全球背景样品，浓度范围为0.0007PgLTEQ/g至0.65pgI-TEQ/g(Jiaetal.,2014),青藏高原、卧龙山和青海湖报告的浓度可用作中国的背景水平。在这些背景地区中，在南极土壤中检测到的PCDD/Fs浓度最低，北极、青藏高原、卧龙山和青海湖的PCDD/Fs浓度相对南极略高。这些结果与这些
40、地区工业化的规模和持续时间是一致的。青藏高原土壤样品PCDD/Fs的平均浓度为(2.301.02)pgg,世界卫生组织毒性当量(WHO-TEQ)的平均浓度为(0.0130.010)pgWHO-TEQ/g,ZPCBS(7种指示性多氯联苯和12种类似二恶英的多氯联苯同系物)的平均浓度为(16.29.25)pgg,与类似环境条件下的研究其PCDD/Fs和PCBs的浓度相对较低，卧龙地区土壤的TEQ浓度介于背景水平和低污染水平之间，生态风险较低。青海湖位于青藏高原东北部，青藏高原东北部和南部的PCDD/Fs浓度差异显著，青海湖周围PCDD/Fs浓度分布远大于青藏高原南部，可能受以风向为主的污染物LRA
41、T的影响(Panetal.,2013;Tianetal.,2014;Hanetal.,2016)o由于历史上的人为污染很少，大气沉降成为背景地区周围PCDD/Fs和PCBS的最重要来源。与中国城市地区相比，偏远地区PCDD/Fs的浓度较低，不同地区土壤中二恶英含量差异较大，靠近污染源的地区含量较高。在清远、贵屿、台州等靠近电子废弃物处理活动的土壤中PCDD/Fs含量相比于未受污地区可高达数百倍，远高于加拿大土壤标准中PCDD/Fs的4pgTEQ/g阈值，一些金属加工业工厂周围土壤中的二恶英浓度与电子垃圾焚烧炉周围土壤中的二恶英浓度相似(LeietaL2020),这些结果与大气中的研究发现一致。
42、但土壤中二恶英的浓度远高于大气，这主要是由废物焚烧导致，大多数垃圾焚烧炉周围土壤中的浓度比背景区域的浓度高一个数量级，上海焚烧厂附近土壤中的浓度最高(61.15PgI-TEQg)。此外，土壤具有很高作为PCDD/Fs等有机污染物的储存库的能力，植物排放的PCDD/Fs积聚在土壤中(DengetaL,2011)。点源主要与当地的地理、经济和历史因素有关，是最常见的污染源，有研究报告了人类活动、地势、工业活动、历史等因素对当地土壤中二恶英浓度的影响，如北京的地势北高，南低，北京南部土壤中的二恶英浓度远高于北部土壤中的二恶英浓度,结果反映了来自城市来源的污染物(LeietaL,2020)。未受污染地
43、区各种环境介质中的二恶英的浓度与全世界报告的浓度相似，由于各种排放源和外界因素的影响，可能存在特定区域的污染，其介质中的二恶英浓度高于背景浓度。图二恶英类化合物的环境赋存Figure 1-3 Environmental Fugacity of Dioxin-Iike Compounds*注:引用自(Lei etal., 2020)*Note: Cited from (Lei et al., 2020)1.1.3二恶英类化合物的毒性效应二恶英类化合物毒性与所含氯原子数及其取代的位置不同而有所差异(Stanmore,2004)。其中2,3,7,8位氯取代的17种同类物具有毒性，以TCDD毒性最强，
44、被称为“世纪之毒”，其急性毒性相当于氟化钾的130倍，砒霜的900倍，对豚鼠的经口半数致死量(LD50)仅为lgkg,二恶英其及类似物一旦进入人体，因其本身的化学稳定性且易于被脂肪组织吸收，会在体内长期蓄积，在人体中的生物半衰期(体内浓度降低一半所需时间)约为711年。二恶英及其类似物可以通过环境接触进入人体，也可以通过摄食进入人体。虽然人类暴露于TCDD的平均剂量很低，但在职业环境中的人群有机会短期接触高剂量的二恶英,产生急性毒性，如导致皮肤损害，出现皮肤色斑或罹患持续性皮肤病一氯座疮。流行病学研究显示，二恶英急性中毒主要表现为体重降低，皮肤接触或全身暴露可致氯座疮，表现为皮肤过度角化和色素
45、沉着。人体长期接触(低剂量摄入)二恶英及其类似物，可能造成多方面的慢性毒性损害，包括致癌性、致畸性、肝脏毒性、发育毒性、生殖毒性、内分泌毒性和神经毒性等慢性毒性损害(Milbrathetal.,2009;Yoshioka&Tohyama,2019;Pohjanvirta&Viluksela,2020)。动物实验表明，二恶英具有强致癌性，以啮齿类最为敏感,大鼠最低致肝癌剂量为IOng/kg。由于二恶英其及类似物不仅可以通过皮肤、呼吸道、消化道等途径进入人体，还可以通过胎盘或母乳传递给下一代，对胚胎和婴儿发育健康造成不良影响。在毒性机制的实验研究中，TCDD被用作原型化合物，致畸性是实验动物TCD
46、D毒性的敏感指标，对妊娠动物给予TCDD可诱发胎儿腭裂(YoShioka&Tohyama,2019)o研究发现来自工业来源的环境二恶英暴露，不包括职业暴露和意外释放/污染，与发生肝细胞癌(HeC)的风险有关(VbPhametaL,2022)。发育中的人脑对有毒化学物质尤其是二恶英及其类似物具有高度敏感性，已有研究证实二恶英暴露与自闭症谱系障碍(ASD)相关神经发育异常相关(GUoetaL,2018)。一项对越南橙剂二恶英污染最严重的地区边和空军基地的研究，招募了当地的母婴居民并进行了两年的随访，发现围产期接触TCDD和其他多氯二苯并对二恶英同系物分别影响2岁男孩的语言和粗大运动技能的发展(Ph
47、ametal.,2019)。此外，在产前和哺乳期间接触二恶英可分别导致女孩和男孩的雌二醇和类固醇激素脱氢表雄酮(DHEA)水平以及睾酮水平下降，从而影响儿童的生殖发育(Suetal.,2012;Miyashitaetal.,2018)o一项研究发现在中国电子垃圾地区接触围产期二恶英会导致4岁儿童类固醇激素睾酮和黄体酮的性别差异(DOngetaL,2020),后续跟进了围产期二恶英暴露对6岁儿童类固醛激素的持续影响，得出围产期二恶英暴露对儿童类固醇激素的影响不是静态的，而是随着年龄的增长而变化的结论(DOngetaL,2020)。在关键发育期接触PCB会增加儿童神经心理缺陷的风险，表现为执行和精
48、神运动功能受损，以及注意力、学习和记忆缺陷。最近的研究表明，发育性PCB暴露也可能增加神经发育障碍(NDD)的风险，特别是ASD(Klocke&Lein,2020)o除此以外,还有报道TCDD暴露可引起慢性阻塞性肺病发生率的升高，也可引起肝纤维化及肝功能的改变，出现黄疸、转氨酶升高，高血脂，消化功能障碍，食欲减退、腹胀、恶心，肌肉关节和运动功能改变等。近年来相继发生了数起有关二恶英污染事件,世界各国都极为关注二恶英对人类健康和环境安全的潜在威胁。1.2 芳香煌受体(ArylhydrOCarbonreCePtor,AhR)及其信号通路1.2.1 芳香煌受体的发现TCDD介导的人类个体毒性以及动物
49、暴露研究，促使了对AhR的结构鉴定,这是一种配体激活的转录因子和用于各种内源性和环境线索的传感器(Bock,2018),属于碱性螺旋-环-螺旋/Per-Arnt-Sim(bHLH/PAS)家族，在感知和将环境和外部刺激(光-暗变化、异生素暴露和微生物群代谢产物)纳入细胞适应性反应中具有重要功能。这个家族的其它成员是CLoCK-BMALl(昼夜节律钟的关键组成部分)，缺氧诱导因子(HlFS),和芳香燃受体转运蛋白(ARNT,也称HIF-l)(Bock,2018;Coelhoetal.,2021)oAhR的发现得益于具有高或低芳；IS羟化酶诱导基因表达的小鼠品系(GieIenetaL,1972),其中芳煌羟化酶(AHH)可由3甲基胆慈(3-MC)或苯并a花(Rothhammeretal.,)诱导(称为反
