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目的:对羟基苯甲酸酯(Paraben)是对羟基苯甲酸的烷基酯,按照其携带酯基的不同可分为对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯(Butylparaben,BuP)等。世界范围内对羟基苯甲酸酯类防腐剂的广泛应用,导致其在环境中(如土壤、空气、灰尘、地表水、沉积物等)普遍存在,但人们接触对羟基苯甲酸酯的主要来源还是化妆品和个人护理产品。据欧盟的规定,作为化妆品防腐剂的对羟基苯甲酸单酯(主要为丙酯或丁酯)浓度不应超过0.19%,混合酯的浓度不应超过0.8%,但一部分制造商并没有一直遵循这些规定,未贴标签或贴有“不含对羟基苯甲酸酯”标签的化妆品可能也含有对羟基苯甲酸酯。
Paraben进入人体后可以被胃肠道和皮下脂肪组织迅速吸收,在肝脏的微粒体中代谢,最后以游离或结合物形式从尿液、胆汁和粪便中排出。其中尿液排泄占主导地位(>70%,主要在最初的24小时内),粪便中排出不到4%,有2%的Paraben可残留在组织中。大量频繁使用化妆品、个人护理产品,以及在动物组织中检测到的Paraben残留,都意味着这种化合物可能会在人体内积累。
体内实验及体外实验的研究均证实,Paraben具有内分泌干扰特性,而且BuP已经被证实可以干扰内分泌系统的功能。在一些关于BuP口服及皮下注射的动物实验中已经报道了对乳腺、肾上腺及生殖系统的毒性作用,关于BuP对其他内分泌敏感靶点(如甲状腺)的影响,目前的研究并没有显示出接触BuP后甲状腺功能及滤泡结构的变化趋势。因此,进一步研究BuP在动物实验中对甲状腺形态结构及功能影响,确定其安全接触水平,不仅可以为对羟基苯甲酸酯类防腐剂的安全性和风险性评价提供重要依据,还将为推断人类甲状腺病变风险评估提供重要依据。
方法:1.随机将16只雄性SD大鼠平均分为2个组,实验组颈部皮下注射BuP溶液,剂量100mg/kg bw/d,对照组皮下注射与实验组同等体积的橄榄油。每天记录重,观察临床症状(例如异常行为、伤口、感染和死亡等),连续皮体下注射21天后,处死大鼠取甲状腺组织及血清标本。2.采集的血清样本以ELISA试剂盒检测T3、T4、游离T3、游离T4、TSH及TPO-Ab水平。3.采集的甲状腺组织样本经由光镜和透射电镜观察其滤泡结构和超微结构。4.采用体外培养的人甲状腺细胞,以不同浓度的含BuP(0、10、20、40、60、80mg/L)的培养液孵育24小时后,通过CCK8、EdU试剂盒检测细胞活力及增殖水平,通过Western Blot检测与细胞凋亡密切相关的蛋白Caspase3、Bcl2、Bax水平,与细胞增殖相关的蛋白PCNA以及通道蛋白NIS的水平。
结果:1.实验组大鼠的甲状腺比对照组增重了15.6%。2.光镜下实验组甲状腺滤泡多呈小型和不规则形,滤泡上皮细胞出现水肿及肥大样改变,细胞形态呈立方-柱状,滤泡局部结构被破坏,部分滤泡内胶质减少或消失,滤泡腔内可见大量脱落的滤泡上皮细胞。3.电镜下实验组甲状腺滤泡上皮细胞呈中度水肿,细胞形态整体呈柱状,微绒毛数量稀少,大量微绒毛萎缩、脱落;粗面内质网呈重度扩张,可见大量絮状物质沉积于内质网池,大部分核糖体出现脱落及破坏。4.实验组大鼠血清T3、T4、游离T3及游离T4水平下降,TSH及TPO-Ab水平上升。5.实验组大鼠组织NIS水平比对照组下降了26.0%,人甲状腺细胞NIS水平呈剂量依赖性下降。6.Western Blot结果显示人甲状腺细胞以不同浓度的含BuP(0、10、20、40、60、80mg/L)的培养液孵育24h后,凋亡相关蛋白Caspase3水平呈剂量依赖性上升,Bcl2/Bax水平呈剂量依赖性下降,增殖相关蛋白PCNA水平呈剂量依性下降。7.CCK8、EdU显示人甲状腺细胞增殖水平及细胞活力呈剂量依赖性下降。
结论:1.BuP可致大鼠甲状腺组织NIS蛋白水平下降,并在体外培养的人甲状腺细胞中引起NIS水平成剂量依赖性下降,表明BuP可通过抑制或破坏NIS来降低甲状腺对碘的摄入。2.BuP可致大鼠甲状腺滤泡细胞顶端微绒毛以及核糖体数量减少,出现萎缩、脱落及破损,其中微绒毛与滤泡腔交界处是碘活化的场所,粗面内质网上的核糖体是合成甲状腺球蛋白(Thyroglobulin,TG)的场所,表明BuP可通过破坏微绒毛及核糖体来减少碘的活化及TG酪氨酸残基碘化。3.实验组大鼠血清TPO-Ab水平高于对照组,表明BuP可致大鼠甲状腺滤泡破坏。4.BuP可导致人甲状腺细胞的增殖水平、细胞活力呈剂量依赖性下降,增殖相关蛋白PCNA水平呈剂量依赖性下降。凋亡相关蛋白Caspase3水平呈剂量依赖性上升,Bcl2/Bax水平呈剂量依赖性下降。表明BuP可增加人甲状腺细胞的凋亡,减少人甲状腺细胞的增殖。5.BuP引起血清T3、T4、游离T3、游离T4水平降低,TSH水平升高,表明BuP可破坏大鼠体内甲状腺激素稳态。6.BuP可引起大鼠甲状腺滤泡细胞出现水肿及肥大样改变,进一步引起大鼠甲状腺重量增加。
Paraben进入人体后可以被胃肠道和皮下脂肪组织迅速吸收,在肝脏的微粒体中代谢,最后以游离或结合物形式从尿液、胆汁和粪便中排出。其中尿液排泄占主导地位(>70%,主要在最初的24小时内),粪便中排出不到4%,有2%的Paraben可残留在组织中。大量频繁使用化妆品、个人护理产品,以及在动物组织中检测到的Paraben残留,都意味着这种化合物可能会在人体内积累。
体内实验及体外实验的研究均证实,Paraben具有内分泌干扰特性,而且BuP已经被证实可以干扰内分泌系统的功能。在一些关于BuP口服及皮下注射的动物实验中已经报道了对乳腺、肾上腺及生殖系统的毒性作用,关于BuP对其他内分泌敏感靶点(如甲状腺)的影响,目前的研究并没有显示出接触BuP后甲状腺功能及滤泡结构的变化趋势。因此,进一步研究BuP在动物实验中对甲状腺形态结构及功能影响,确定其安全接触水平,不仅可以为对羟基苯甲酸酯类防腐剂的安全性和风险性评价提供重要依据,还将为推断人类甲状腺病变风险评估提供重要依据。
方法:1.随机将16只雄性SD大鼠平均分为2个组,实验组颈部皮下注射BuP溶液,剂量100mg/kg bw/d,对照组皮下注射与实验组同等体积的橄榄油。每天记录重,观察临床症状(例如异常行为、伤口、感染和死亡等),连续皮体下注射21天后,处死大鼠取甲状腺组织及血清标本。2.采集的血清样本以ELISA试剂盒检测T3、T4、游离T3、游离T4、TSH及TPO-Ab水平。3.采集的甲状腺组织样本经由光镜和透射电镜观察其滤泡结构和超微结构。4.采用体外培养的人甲状腺细胞,以不同浓度的含BuP(0、10、20、40、60、80mg/L)的培养液孵育24小时后,通过CCK8、EdU试剂盒检测细胞活力及增殖水平,通过Western Blot检测与细胞凋亡密切相关的蛋白Caspase3、Bcl2、Bax水平,与细胞增殖相关的蛋白PCNA以及通道蛋白NIS的水平。
结果:1.实验组大鼠的甲状腺比对照组增重了15.6%。2.光镜下实验组甲状腺滤泡多呈小型和不规则形,滤泡上皮细胞出现水肿及肥大样改变,细胞形态呈立方-柱状,滤泡局部结构被破坏,部分滤泡内胶质减少或消失,滤泡腔内可见大量脱落的滤泡上皮细胞。3.电镜下实验组甲状腺滤泡上皮细胞呈中度水肿,细胞形态整体呈柱状,微绒毛数量稀少,大量微绒毛萎缩、脱落;粗面内质网呈重度扩张,可见大量絮状物质沉积于内质网池,大部分核糖体出现脱落及破坏。4.实验组大鼠血清T3、T4、游离T3及游离T4水平下降,TSH及TPO-Ab水平上升。5.实验组大鼠组织NIS水平比对照组下降了26.0%,人甲状腺细胞NIS水平呈剂量依赖性下降。6.Western Blot结果显示人甲状腺细胞以不同浓度的含BuP(0、10、20、40、60、80mg/L)的培养液孵育24h后,凋亡相关蛋白Caspase3水平呈剂量依赖性上升,Bcl2/Bax水平呈剂量依赖性下降,增殖相关蛋白PCNA水平呈剂量依性下降。7.CCK8、EdU显示人甲状腺细胞增殖水平及细胞活力呈剂量依赖性下降。
结论:1.BuP可致大鼠甲状腺组织NIS蛋白水平下降,并在体外培养的人甲状腺细胞中引起NIS水平成剂量依赖性下降,表明BuP可通过抑制或破坏NIS来降低甲状腺对碘的摄入。2.BuP可致大鼠甲状腺滤泡细胞顶端微绒毛以及核糖体数量减少,出现萎缩、脱落及破损,其中微绒毛与滤泡腔交界处是碘活化的场所,粗面内质网上的核糖体是合成甲状腺球蛋白(Thyroglobulin,TG)的场所,表明BuP可通过破坏微绒毛及核糖体来减少碘的活化及TG酪氨酸残基碘化。3.实验组大鼠血清TPO-Ab水平高于对照组,表明BuP可致大鼠甲状腺滤泡破坏。4.BuP可导致人甲状腺细胞的增殖水平、细胞活力呈剂量依赖性下降,增殖相关蛋白PCNA水平呈剂量依赖性下降。凋亡相关蛋白Caspase3水平呈剂量依赖性上升,Bcl2/Bax水平呈剂量依赖性下降。表明BuP可增加人甲状腺细胞的凋亡,减少人甲状腺细胞的增殖。5.BuP引起血清T3、T4、游离T3、游离T4水平降低,TSH水平升高,表明BuP可破坏大鼠体内甲状腺激素稳态。6.BuP可引起大鼠甲状腺滤泡细胞出现水肿及肥大样改变,进一步引起大鼠甲状腺重量增加。