使用一系列体外生物测定方法评估城市空气中化学提取物对内分泌系统的干扰作用：以加拿大蒙特利尔为例

《Chemosphere》：Assessment of chemical extracts of urban air for endocrine disruption using a serie of in vitro bioassays: a case study in Montreal, Canada

内分泌干扰潜力分析：蒙特利尔市户外大气挥发性有机物混合物的生物活性评估

　　在当今社会，空气污染已成为全球关注的重要环境问题之一。特别是城市空气中的化学物质，其复杂性与多样性对人类健康构成了潜在威胁。最近的研究表明，城市空气中的有机化合物、农药和燃烧产物等混合物可能含有大量内分泌干扰物（EDCs），这些物质通过干扰人体内分泌系统，可能导致一系列健康问题，如发育异常、生殖和代谢紊乱、学习困难以及内分泌相关癌症的风险增加。因此，深入了解这些化学物质的来源及其对健康的影响，对于制定有效的空气质量管理策略和健康风险评估体系具有重要意义。

本研究采用了一种创新的方法，通过被动空气采样器（PAS）收集了蒙特利尔市40个地点的空气样本，并对这些样本中的化学物质进行了系统分析。研究共持续了82个夏季日，采集的样本包括大气气相中的有机化合物，而非颗粒物。通过对这些化学提取物进行七种经过验证的生物活性检测，评估它们对内分泌系统的干扰能力，特别是在雌激素、雄激素、甲状腺激素以及类固醇生成途径上的影响。研究结果表明，尽管这些化学物质在城市空气中广泛存在，但它们对甲状腺过氧化物酶（TPO）活性的干扰并未被检测到，也没有激活人类雄激素受体（hAR）的迹象。然而，三种提取物显示出显著的雌激素受体激活能力，五种则显示出对钠/碘转运体（hNIS）的抑制作用，抑制程度在40%至60%之间。此外，超过20种提取物在对抗性模式下表现出对hESR1和hAR的拮抗作用，其中一些具有很强的拮抗能力。

这一研究的重要发现在于，尽管许多化学物质在城市空气中存在，但它们对内分泌系统的干扰并非均匀分布。一些特定的地点显示出更明显的生物活性，这可能与当地的污染源有关。例如，某些住宅区和公共区域的样本显示出较高的拮抗作用，这提示我们，这些区域的化学混合物可能具有不同的来源和组成。同时，研究还发现，即使是在对照实验中使用的空白样本，也显示出一定的生物活性，这为研究结果的解读带来了挑战。空白样本中的某些化学特征可能与实际空气样本中的污染物有相似之处，从而干扰了实验结果的准确性。

为了进一步评估这些化学物质对内分泌系统的潜在影响，研究还利用了H295R类固醇生成生物测定法，测试了它们对睾酮分泌的影响。结果显示，空白样本对睾酮分泌的抑制作用显著，而实际空气样本中的抑制效应则相对较低。这一发现表明，空白样本中的某些化学物质可能具有更强的干扰能力，但实际空气样本中的效应可能受到多种因素的影响，包括化学物质的种类、浓度以及它们在环境中的相互作用。

此外，研究还结合了地理信息系统（GIS）分析，以探索不同土地利用类型对化学物质生物活性的影响。通过分析40个采样点周围的环境特征，研究人员发现了一些可能与化学物质生物活性相关的土地利用模式。例如，某些住宅区和工业区的样本显示出更高的生物活性，这可能与这些区域的特定污染源有关。然而，这种关联性并不总是显著，表明环境中的化学物质可能受到多种因素的影响，包括自然环境的变化和人为活动的多样性。

本研究的一个重要特点是其对生物活性与化学成分之间的关联性进行了深入探讨。通过对LC-MS/MS数据的分析，研究人员发现了一些可能与内分泌干扰有关的化学特征。这些化学特征在不同采样点之间存在显著差异，表明化学物质的分布和生物活性可能与具体的地理位置和人类活动密切相关。然而，由于空白样本中的某些化学特征也显示出生物活性，这使得研究结果的解释更加复杂。因此，未来的研究所需进一步考虑空白样本对实验结果的影响，并采取更严格的控制措施。

在方法学方面，本研究采用了多种生物测定方法，以确保对内分泌干扰的全面评估。这些方法包括针对TPO、hNIS、hESR1和hAR的检测，以及针对类固醇生成的H295R生物测定法。通过这些方法，研究人员能够更准确地评估不同化学物质对内分泌系统的潜在影响。此外，研究还通过统计分析方法，对不同采样点的生物活性进行了比较，以识别可能的模式和趋势。

尽管本研究取得了一定的成果，但仍然存在一些局限性。首先，空白样本中的某些化学物质可能干扰实验结果，使得对实际空气样本的分析变得更加复杂。其次，由于只进行了一次夏季采样，研究结果可能无法全面反映全年空气污染的动态变化。此外，虽然非靶向GC-MS/MS和LC-MS/MS提供了化学成分的详细信息，但这些数据并不能直接确定哪些化学物质是导致生物活性的主要原因。因此，未来的研究所需进一步结合重复采样、化学分离以及效应导向分析，以更准确地识别导致内分泌干扰的化学物质。

综上所述，本研究揭示了城市空气中化学物质对内分泌系统的潜在干扰作用，强调了在空气质量管理中整合生物分析工具的重要性。通过这种方法，可以更准确地评估空气污染对健康的影响，并为制定有效的监管措施提供科学依据。同时，研究也指出了当前研究中的不足之处，为未来的进一步研究提供了方向。