雄性鱼“雌性化”是污染惹的祸

诸平

据Science2.0网站2014年3月28日的相关报道，西班牙巴斯克地区大学(The University of the Basque Country )环境毒理学组的细胞生物学研究小组一直在用6个区域的鲻鱼进行研究，结果发现在所有的河口区域的雄性鱼出现了变性迹象，不仅是采集到的样本的性腺特点出现变化，而且各种分子标记也出现了雄性鱼“雌性化”的迹象。根据该研究小组主任Miren P. Cajaraville介绍，自Arriluze和Gernika在2007年和2008年发现鱼变性问题之后,已经在西班牙多处如Santurtzi、Plentzia、Ondarroa、Deba以及Pasaia等也发现类似问题，这意味着西班牙鱼类的“内分泌受到干扰并非个别现象,已经遍布多处河口地区,与其水体污染有直接关系。”

检测到的一些新兴污染物实际上就是酿成西班牙巴斯克海岸附近雄鱼“雌性化”的罪魁祸首,这些新兴污染物是属于内分泌干扰类的化学物质。它们在化学上完全与其它化学品不同,但是它们都有类似的效果:由于它们与激素的交互作用,使荷尔蒙平衡遭到破坏,最终会导致机体出现变性现象即雄性“雌性化”（feminization）或雌性“雄性化”（masculinization）。因为最近出现的污染物,人们就其对环境和生态系统的影响了解甚微，或者几乎一无所知。据Cajaraville介绍,他说他们的发现意义重大,因为他们的研究结果让人们知道了这些污染物究竟能够从沿岸传播多远以及影响如何;这样,人们就能采取防治措施如通过立法等来防止污染物流入水域。

尽管基于其影响，可以判定这些污染物是新兴污染物,研究人员认为这些内分泌干扰类化学物质的来源可以在许多日常用品中找到，如塑化剂、杀虫剂、避孕药、香水以及洗涤剂等。这些新兴污染物即内分泌干扰类化学物质达到水体除了通过污水处理厂清洁净化系统之外,通过其他工业或农业生产活动而造成水污染也是途径之一。所以,就Urdaibai生物圈保护区（Urdaibai Biosphere Reserve）而言,Cajaraville认为,“我们主要的假说是这些污染物它们来自水处理厂。这也是我们首先研究的地方,然后再研究最近出现污染物最高比例的、被认为应该对于水体污染有直接关系的其它区域或者行业。”

UPV/EHU研究小组发现雄性鲻鱼雌性化在所有分析过的6个河口中就有3个河口(Gernika, Pasaia和Deba)出现雌雄两性一体鱼,样本的睾丸中包含有不成熟的卵子(根据该区域的研究,这种雌雄两性一体鱼的比例介于12%~64%之间)。对于研究人员认为的2个主要的分子指标在所有河口的测试结果中都显阳性，大部分(60%~91%)的雄性鱼肝脏内都有卵黄蛋白原（vitellogenin），原则上卵黄蛋白原本身是一种蛋白质,但是只是在雌性体内有表达。在大脑中, 有相当高水平的芳香化酶Cyp19a1b编码的基因表达,而芳香化酶Cyp19a1b是一种参与雌激素合成的蛋白质。在雄性鲻鱼大脑内芳香化酶Cyp19a1b的表达显然就是一种雌性化的明显征兆。除了在雄性鱼类种群中测量雌性化指标之外,研究小组还进行了取样区域的化学分析。

         芳香化酶是脊椎动物体内催化雄激素转变为雌激素的关键酶，是由2个酶组成的复合物，一个是细胞色素P450芳香化酶（P450arom），它属于细胞色素P450家族，由cyp19基因编码；另一个是和P450arom相连的一种非特异性的黄素蛋白，负责将电子从NADPH传递到P450arom上。在催化雄激素转变为雌激素的反应中，细胞色素P450芳香化酶起主导作用，对调节整个性类固醇激素的平衡有重要意义，因此cyp19基因是目前芳香化酶研究领域的焦点。 

       在鱼类和其它一些低等脊椎动物中，芳香化酶可通过调节体内雄激素和雌激素的比例，进而控制性别分化和发育的方向。与大多数脊椎动物不同，鱼类存在两个拷贝的cyp19基因，分别为主要在卵巢中表达的cyp19a1a基因和主要在脑中表达的cyp19a1b基因。这两种芳香化酶基因具有特异性的启动子和不同的组织分布，受不同调节因子影响，具有各自独特的功能。

    鱼类cyp19a1b在脑（神经胶质细胞）中特异高表达，但是其表达调控机制研究相对较少。现有的研究表明：E₂对cyp19a1b启动子的正反馈作用可能是鱼脑芳香化酶高水平的原因之一。鱼类cyp19a1b启动子可能仅在神经胶质细胞中对E₂有高反应性。在青鳉中，研究发现LRH-1与cyp19a1b mRNA共定位在下丘脑第三脑室周围的细胞，体外转染4种哺乳动物细胞系HEK293, TM3, TM4, 3T3-L1，和LRH-1都能上调青鳉cyp19a1b启动子活性，并且青鳉cyp19a1b启动子上存在LRH-1潜在的结合位点TGGCCTTGA，表明LRH-1能上调青鳉cyp19a1b基因表达。但是在其它鱼类中，目前还没有发现类似的研究。

Cajaraville说：“我们与分析化学团队合作研究期间,我们从化学和生物学的观点来寻找每个特征点。”根据Cajaraville介绍，在2007/2008合作期间,他们与西班牙国家科学研究委员会（CSIC）环境诊断和水研究所的化学团队合作;后来他们得到了UPV/EHU分析化学部门的协助。这是一个“非常重要的事实,因为除了证明有明显的鱼雌性化的生物指标之外,在每个地方我们测量研究了最近出现的污染物及其相应的浓度,我们确认污染物的存在与鱼类雌性化现象之间存在关联性。”测定了鱼胆汁中的污染物之后，污染物与鱼类雌性化现象的相关性表明, 雄性鱼的雌性化现象，就是污染物惹的祸。

更多研究结果请浏览：Science of the Total Environment 和 Marine Environmental Research杂志发表的相关论文。