吉尔吉斯斯坦奶牛毛发中的主要邻苯二甲酸酯代谢物浓度

《Research in Veterinary Science》：Primary phthalate metabolite concentrations in the hair of dairy cows in Kyrgyzstan

该研究首次通过分析吉尔吉斯斯坦三地区奶牛毛发中的邻苯二甲酸酯代谢物，评估了其长期暴露水平。结果显示MEHP（占比70.8%）、MiBP（60.4%）和MBP（18.8%）为主要检测到的代谢物，且存在显著地区差异。证实头发可作为生物监测有效载体，揭示了工业化和城市化导致的环境污染对奶牛健康及乳制品安全的潜在威胁。

　　

斯瓦沃米尔·贡科夫斯基（Slawomir Gonkowski）|纳里斯特·卡德里阿里耶娃（Nariste Kadyralieva）|埃莱娜·瓦科纳基（Elena Vakonaki）|托马斯·兰普拉基斯（Thomas Lamprakis）|马诺利斯·扎扎扎基斯（Manolis Tzatzarakis）

沃米亚-马祖里大学兽医学院临床生理学系，波兰奥尔什丁市奥恰波夫斯基街13号，邮编10-957

摘要

邻苯二甲酸盐在工业中广泛使用，会污染环境并对生物体造成伤害。然而，关于农场动物接触这些化学物质的信息非常有限。因此，本研究旨在评估奶牛毛发中主要邻苯二甲酸盐代谢物（单甲基邻苯二甲酸盐 - MMP、单乙基邻苯二甲酸盐 - MEP、单异丁基邻苯二甲酸盐 - MiBP、单丁基邻苯二甲酸盐 - MBP、单苯基邻苯二甲酸盐 - MBzP、单环己基邻苯二甲酸盐 - MCHP 和单(2-乙基己基)邻苯二甲酸盐 - MEHP）的含量。样本来自吉尔吉斯斯坦三个地区的奶牛。邻苯二甲酸盐代谢物的分析采用了液相色谱-质谱（LC–MS）方法。

引言

目前，工业中使用了多种合成有机物质，其中邻苯二甲酸盐是一大类化合物，属于1,2-苯二甲酸的酯类，被用作增塑剂（Wang等人，2019a）。含有邻苯二甲酸盐的产品具有柔韧性、可塑性，并且耐高温和机械损伤（Chang等人，2021）。全球每年邻苯二甲酸盐的产量约为600万吨（Bu等人，2020）。根据化学结构，邻苯二甲酸盐可分为两类：一类是高分子量的化合物，含有7-13个碳原子，用于生产塑料食品容器、玩具和电子元件；另一类是低分子量的化合物，含有3-6个碳原子，用于生产涂料、化妆品和PVC产品（Wang等人，2019a；Chang等人，2021）。图1展示了工业中常用的邻苯二甲酸盐及其主要代谢物。

从工业角度来看，具有理想物理性质的邻苯二甲酸盐是有效的增塑剂，具有许多优点。含有邻苯二甲酸盐的塑料更耐用、更柔韧且使用寿命更长。此外，邻苯二甲酸盐的合成成本较低。然而，从生态学和毒理学的角度来看，邻苯二甲酸盐是环境污染物，可能对人类和动物构成风险。它们可以通过工业塑料生产过程以及预制塑料制品的降解、磨损或渗漏进入自然环境（Liu等人，2024）。由于邻苯二甲酸盐与塑料聚合物之间没有化学共价键，因此它们很容易进入环境（Li等人，2025）。因此，所有大陆的海水、内陆水体、土壤、空气和灰尘中都含有邻苯二甲酸盐（Cincinelli等人，2005；Wang等人，2019a；Chang等人，2021）。邻苯二甲酸盐还可以通过消化道、呼吸系统、皮肤和胎盘（胎儿期）进入生物体（Chang等人，2021；Warner等人，2021）。人类和动物接触邻苯二甲酸盐的主要途径是受污染的食物、饮用水和空气（Hasan等人，2025）。

邻苯二甲酸盐对人体和动物健康有害，具有干扰内分泌系统的特性，可能对多个内脏器官产生负面影响（Wang等人，2019a；Chang等人，2021）。这些化合物尤其会影响男性和女性的生殖系统，损害卵巢和子宫功能，干扰妊娠过程，并显著降低精液质量（Kumari和Pulimi，2023）。此外，邻苯二甲酸盐还会影响内分泌系统、神经系统、消化系统，抑制免疫反应，并具有细胞毒性、基因毒性和致癌性（Puri等人，2023）。接触邻苯二甲酸盐还会增加糖尿病、肥胖、心血管疾病和过敏的风险（Wang等人，2019a）。由于邻苯二甲酸盐的多向毒性，人们正在寻找具有类似工业特性的替代品，同时毒性较低。工业上使用的邻苯二甲酸盐替代品包括柠檬酸酯（如乙酰三丁基柠檬酸酯 - ATBC）、对苯二甲酸酯（如二辛基对苯二甲酸酯 - DOTP）、己二酸酯（如二(2-乙基己基)己二酸酯 - DEHA）、磷酸酯（如三(2-乙基己基)磷酸酯 - TEHPA）以及生物基增塑剂（如环氧大豆油 - ESBO）（Stuer-Lauridsen等人，2001）。尽管某些替代品比邻苯二甲酸盐的毒性较低，但许多替代品仍对生物体有害（Stuer-Lauridsen等人，2001；Shaha和Pandit，2022）。随着毒理学研究的进展，越来越多的研究揭示了这些先前被认为安全且环保的替代品的有害作用（Xin等人，2025）。值得注意的是，由于这些替代品在工业上的使用日益增加，它们也可能污染自然环境，从而对人类和动物造成危害（Deng等人，2021；Li等人，2024a）。

邻苯二甲酸盐在生物体内通过水解、氧化和葡萄糖醛酸化作用迅速代谢（Chang等人，2021）。因此，在生物监测研究中通常会检测生物体内的邻苯二甲酸盐代谢物。以往的大多数研究都集中在人类接触邻苯二甲酸盐的情况。已在尿液、血清、精液、牛奶、羊水以及毛发等多种样本中检测到邻苯二甲酸盐及其代谢物（Wang等人，2019a；Chang等人，2021；F?ys等人，2021）。

需要强调的是，毛发作为生物监测介质的重要性日益增加（Katsikantami等人，2020；Gonkowski等人，2024）。这是因为毛发样本能最好地反映生物体长期接触环境污染物的情况（Zhang等人，2023）。进入生物体的物质及其代谢物会沉积在毛发中，其浓度不会像尿液或血液等传统样本那样出现短期波动（Zhang等人，2023）。先前针对人类和野生哺乳动物的研究已经证明了通过分析毛发中的邻苯二甲酸盐代谢物来进行生物监测的有效性（Katsikantami等人，2020；F?ys等人，2021；Gonkowski等人，2024）。毛发作为生物监测介质的流行也得益于其易于采集且无需侵入性处理，同时可以长期保存。

众所周知，农场动物会大量接触有害的环境污染物。环境中存在的有毒物质不仅会对动物健康产生负面影响，还可能进入动物源性产品，从而对人类消费者构成潜在威胁。先前的研究已发现农场动物体内含有多种物质（包括重金属、农药、双酚类和防腐剂）（Pan等人，2014；Fazio等人，2022；Do?an等人，2024；Nava等人，2024；Gonkowski等人，2025）。然而，与人类相比，关于农场动物接触邻苯二甲酸盐的情况了解较少。已有研究在绵羊的血清、内脏器官和原奶中检测到邻苯二甲酸盐（Rhind等人，2005；Rhind等人，2007；Herreros等人，2010），以及在猪的内脏器官（主要是肝脏）中检测到邻苯二甲酸盐（Yue等人，2020）。在奶牛中，也有研究在原奶和加工奶中检测到邻苯二甲酸盐（S?rensen，2006；Kim等人，2009；Fierens等人，2012；Fierens等人，2013）。有一项研究专门关注了牛尿液样本中的邻苯二甲酸盐代谢物（Zhu等人，2019）。据作者所知，目前尚无研究通过毛发样本分析评估奶牛长期接触邻苯二甲酸盐的情况。

关于邻苯二甲酸盐对农场动物的影响，现有知识仍然有限。大多数以往的研究都是在体外进行的，主要集中在生殖系统上。研究表明，邻苯二甲酸盐可能通过诱导卵母细胞凋亡和周围 cumulus 细胞的氧化应激反应影响马卵子的成熟（Ambruosi等人，2011）。在奶牛中，接触邻苯二甲酸盐会导致卵子减数分裂受阻、卵裂率降低和囊胚形成率下降（Grossman等人，2012；Kalo和Roth，2015）。即使低剂量的邻苯二甲酸盐也会损害基因表达，降低卵子的发育能力（Kalo和Roth，2017），并通过影响前列腺素分泌干扰发情周期（Wang等人，2010）。邻苯二甲酸盐还对牛的雄性生殖系统具有细胞毒性作用（Yurdakok-Dikmen等人，2019）。此外，研究表明邻苯二甲酸盐会对绵羊的卵子（Mastrorocco等人，2024）和黄体功能（Herreros等人，2013）产生负面影响。其他研究还发现邻苯二甲酸盐会对牛淋巴细胞产生细胞毒性和基因毒性作用（Ali等人，2022），并对血清白蛋白产生不良影响（Wang等人，2020）。

本研究旨在通过分析奶牛毛发中的主要邻苯二甲酸盐代谢物来评估其接触环境邻苯二甲酸盐的情况。研究涵盖了六种短链烷基邻苯二甲酸盐代谢物和一种长链烷基邻苯二甲酸盐代谢物。所有研究的物质都在毛发样本中被检测到，证实它们可以沉积在毛发中。本研究包括以下邻苯二甲酸盐代谢物：单甲基邻苯二甲酸盐（MMP）、单乙基邻苯二甲酸盐（MEP）、单异丁基邻苯二甲酸盐（MiBP）、单丁基邻苯二甲酸盐（MBP）、单苯基邻苯二甲酸盐（MBzP）、单环己基邻苯二甲酸盐（MCHP）和单(2-乙基己基)邻苯二甲酸盐（MEHP）。值得注意的是，这是首次通过分析毛发样本评估奶牛长期接触邻苯二甲酸盐的情况，也是吉尔吉斯斯坦首次进行的相关生物监测研究。该研究还探讨了这些物质的社会经济影响，表明工业和城市发展以及由此带来的环境污染使农场动物暴露于邻苯二甲酸盐。这种暴露可能导致动物健康状况下降和繁殖生产力下降，同时邻苯二甲酸盐及其代谢物会渗入动物源性产品中。

试剂

MMP（4376-18-5）、MBP（131-70-4）、MCHP（7517-36-4）和MEHP（4376-20-9）来自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）；MEP（2306-33-4）、MiBP（30833-53-5）和MBzP（2528-16-7）来自Toronto Research Chemicals（加拿大）；甲醇（67-56-1）和乙腈（75-05-8）（LC–MS级）来自Fisher Chemical；苯巴比妥（50-06-6）（内标—IS）来自Lipomed AG（瑞士阿尔莱斯海姆）；超纯水由Direct-Q 3UV水净化系统生产（Merck，德国）。

采样

毛发样本（每个样本的重量……）

结果

本研究在奶牛的毛发样本中检测到了大多数邻苯二甲酸盐代谢物，表明这些动物接触了环境中的邻苯二甲酸盐。毛发样本中这些物质的浓度取决于代谢物的类型以及动物饲养的地区。

在奶牛毛发中观察到特定邻苯二甲酸盐代谢物之间的显著差异（表3，补充材料 – 表S1）。

讨论

研究结果表明，奶牛毛发样本中存在邻苯二甲酸盐代谢物。这一发现表明吉尔吉斯斯坦的环境受到邻苯二甲酸盐的污染，而奶牛接触了这些化合物，这可能影响动物健康和消费者安全。此外，邻苯二甲酸盐代谢物的浓度取决于物质的类型和动物的来源地区。

最高浓度的邻苯二甲酸盐……

结论

结果表明，吉尔吉斯斯坦的奶牛主要接触的是二(2-乙基己基)邻苯二甲酸盐、二异丁基邻苯二甲酸盐和二丁基邻苯二甲酸盐，这些化合物分别是MEHP、MiBP和MBP的母体。毛发样本中存在邻苯二甲酸盐代谢物表明奶牛长期接触邻苯二甲酸盐，这可能与城市化、工业化和整体环境污染有关。不能排除奶牛接触邻苯二甲酸盐的程度……

作者贡献声明

斯瓦沃米尔·贡科夫斯基（Slawomir Gonkowski）：撰写初稿、监督、资金筹集、数据分析、概念构建。 纳里斯特·卡德里阿里耶娃（Nariste Kadyralieva）：撰写与编辑、资源获取、调查、数据分析。 埃莱娜·瓦科纳基（Elena Vakonaki）：撰写与编辑、方法学研究、调查。 托马斯·兰普拉基斯（Thomas Lamprakis）：方法学研究、调查。 马诺利斯·扎扎扎基斯（Manolis Tzatzarakis）：撰写与编辑、数据可视化、验证、方法学研究、数据管理。

资助

本研究得到了波兰科学部在“区域卓越计划”下的资助，以及吉尔吉斯斯坦比什凯克吉尔吉斯-土耳其马纳斯大学（KTMU）的资助（项目编号：KTMU-BAP-2023.FB.09）。

未引用的参考文献

Fréry等人，2020 Kim等人，2020 Liu等人，2016

利益冲突声明

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。