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这篇综述聚焦溴化阻燃剂(BFRs),系统总结其对生殖和发育的影响。研究表明,BFRs 暴露与不良神经发育、围产期及生殖健康问题有关,还探讨了其作用机制及与其他污染物的交互影响。为风险管理和未来研究提供了重要依据。
1. 引言
溴化阻燃剂(BFRs)是一类含溴有机化合物,能增加材料防火安全性,在火灾中通过多种方式发挥阻燃作用。因其具有高阻燃性、热稳定性和防水性,被广泛用于电子、建材等领域,这也导致其在环境、人体组织和食物链中广泛存在。部分 BFRs 已被全球禁止,但因其半衰期长、难降解,仍持续在环境中累积。新型溴化阻燃剂(NBFRs)虽有不同特性,但也存在多种毒性。目前对 BFRs 生物毒性的研究尚处于早期,尤其是其对生殖和发育的影响,本研究旨在综合评估 BFRs 的生殖和发育毒性。
2. 方法
通过在 Web of Science、PubMed 和 Scopus 三个数据库进行系统全面的检索,检索词包括 “brominated flame retardants”“BFRs” 等相关词汇及同义词,利用布尔运算符确保检索全面且有针对性,并在 2024 年 2 月和 11 月进行更新。纳入研究需聚焦 BFRs 的生殖或发育毒性,有定量数据,且研究类型为人体流行病学数据、体内动物模型或体外实验。排除仅研究环境分布无健康结果分析、无原始数据的综述或荟萃分析、会议摘要等非同行评审材料。研究时间范围为 2000 年 1 月至 2024 年 11 月,采用既定工具评估研究质量和偏倚风险。
3. 流行病学见解
BFRs 可经多种途径进入人体,其广泛分布和生物累积与生殖和发育毒性相关。
- 神经发育影响:多项流行病学研究表明,产前和产后暴露于 BFRs,尤其是多溴联苯醚(PBDEs),可能对儿童神经发育产生不利影响,如影响记忆功能、导致注意力缺陷等,但不同研究结果存在差异,可能与性别、暴露水平等因素有关。
- 胎儿生长和发育:产前和产后暴露于 PBDEs 与后代发育相关,但不同研究中 PBDE 暴露与出生大小参数(如身长、体重)的关系不一致,可能受研究设计、样本大小、地理位置等多种因素影响。
- 父母生育能力和内分泌功能:研究显示,BFRs 暴露对父母生殖系统有影响。在女性中,PBDE 暴露与妊娠期时长和孕期葡萄糖稳态改变有关;在男性中,较高的 BFRs 暴露,尤其是 BDE-153,与精液质量下降有关。
4. 体内研究
体内动物实验为评估新型 BFRs 对生殖系统的潜在不良影响提供了大量证据。
- 哺乳动物研究
- 成年哺乳动物生理过程:孕期暴露于 BFRs 会影响成年哺乳动物的生理代谢和生殖功能,如导致母体肠道菌群失调、代谢稳态改变、生殖系统肿瘤等。
- 后代发育轨迹:BFRs 可通过多种方式转移到后代体内,因其解毒和代谢机制不成熟,后代对 BFRs 更敏感,受影响更大。
- 神经发育:BFRs 暴露与哺乳动物后代神经发育不良结局相关,不同 BFRs 化合物、暴露窗口、剂量和物种对神经发育的影响不同。
- 身体发育:BFRs 会影响哺乳动物后代身体发育的多个方面,包括细胞分化、器官形成等,不同 BFRs 对身体发育的影响各异,且存在性别差异。
- 非哺乳动物研究
- 水生指示生物:BFRs 对鱼类生殖和发育有毒性影响,如减少精子数量、降低卵子产量和存活率、影响性激素水平等,不同鱼类对 BFRs 的敏感性和反应不同。
- 鸟类:不同鸟类对 BFRs 敏感性不同,暴露表型多样,如影响蛋的生产、孵化,改变生殖生理功能等。
5. 细胞和分子机制
研究发现 BFRs 诱导生殖和发育毒性的机制包括以下方面:
- 生殖细胞和受精卵的脆弱性:BFRs 可通过多种机制损伤雄性生殖细胞,影响精子发生;对雌性生殖细胞和受精卵也有不利影响,如影响卵母细胞成熟和受精卵发育。
- 睾丸毒性:BFRs 可通过多种途径造成睾丸生理结构损伤,影响精子质量和数量,还会影响睾丸氧化状态和生殖潜力。
- 精子质量改变:BFRs 可能诱导精子质量改变,主要通过诱导氧化应激和改变线粒体功能,不同暴露情况对精子质量影响不同。
- 胎盘扰动:母体暴露于 BFRs 与胎盘组织学损伤和不良妊娠结局相关,BFRs 可通过直接细胞效应和间接内分泌干扰诱导胎盘损伤。
6. 混合物毒理学
在现实环境中,生物常同时暴露于多种有毒化合物,研究联合暴露对理解 BFRs 的生殖和发育毒性很重要。
- 铅(Pb):BDE-209 与 Pb 联合暴露会影响斑马鱼和小鼠的生理系统,导致神经行为缺陷等不良后果。
- 多氯联苯(PCBs):BFRs 与 PCBs 联合暴露会增强发育神经行为缺陷,影响鱼类种群动态,且这种影响可能跨代。
- 甲基汞(MeHg):BDE-99 与 MeHg 联合暴露会加剧神经发育毒性,影响小鼠大脑中的受体密度。
- 全氟和多氟烷基物质(PFAS):PFOA 与 BDE-209 联合暴露会加重新生儿神经行为缺陷,产前联合暴露与新生儿端粒长度相关。
- 多溴二苯并对二噁英和呋喃(PBDD/Fs):BFRs 与 PBDD/Fs 联合暴露存在于回收电子垃圾塑料制成的消费品中,对幼儿有潜在风险。
7. 局限性和未来方向
目前研究存在一些局限性,多数流行病学研究集中于 PBDEs,对新兴 NBFRs 研究不足;部分流行病学研究结果不一致。未来研究应优先关注 NBFRs,统一暴露评估协议,研究敏感人群,发展混合物毒理学标准方法,探索慢性低剂量暴露场景,开发相关体外模型。
8. 结论和建议
综合来看,BFRs 对生殖和发育过程有潜在风险,应加强对已知毒性 BFRs 的监管和淘汰,促进安全阻燃剂替代品的开发,加强生物监测。还需开展公众教育,促进跨学科合作,研究 BFRs 与其他污染物的交互作用,开发相关工具以更好地理解其毒性,保障公众健康。