2-乙氧基乙醇生殖毒性及其生物学标志物的研究概况
作者：邓雪 高星
单位：邓雪(100020，北京市劳动卫生职业病防治研究所); 高星(100020，北京市劳动卫生职业病防治研究所)
关键词：
中国职业医学000126
中图分类号：R 114 文献标识码：A▲
2-乙氧基乙醇(2-Ethoxythanol,EE),商品名溶纤剂，化学结构式CH3-CH2O-CH2-CH2OH，蒸气压3.8 torr(20℃),它具有脂/水兼溶性[1]，主要用作纤维素、天然与合成树脂的溶剂。我国于70年代引进该技术，应用于激光照排所用的PS版生产。据国外文献报道，接触高浓度EE具有中枢神经系统、血液、肾脏毒性，而低浓度EE具有生殖/发育毒性，其代谢产物2-乙氧基乙酸(EAA)可能是致生殖/发育毒性的毒性物质，主要从尿中排出。尿中EAA可能成为接触EE的生物学标志物。现就EE的生殖毒性和生物学标志物的研究进展作一综述。
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1 EE的生殖毒性
近年来研究发现，EE主要作用于人和动物的生殖系统。高星等对三个工厂PS版作业车间的男工进行了调查。车间空气中EE平均浓度为：甲厂19 mg/m3(低浓度组)、乙厂77 mg/m3(中浓度组)、丙厂203 mg/m3(高浓度组)。另以该厂内不接触任何毒物的男工为对照组，其它因素与接触组无显著性差异。调查发现，高、中浓度组工人精子计数、活动力、存活率明显下降，精子畸形率显著增加，与低浓度组和对照组有显著性差异[2]。
Forster经口给予小鼠EE，剂量分别为250、500、1 000 mg/kg，染毒24 h后即可引起小鼠粗线期初级精母细胞变性、数目减少，且存在剂量—反应关系。组织病理学检查证实，粗线期精母细胞对EE最为敏感。连续接触时，还会使早熟的精子细胞数目下降，精子成熟过程受阻，合线期生殖细胞不能发育进入到粗线期。停止接触后，精子生成过程基本可以恢复，但仍有少数曲精管萎缩，精原细胞消失，说明长时间、高剂量接触EE，对精子生成造成的损伤是不能完全恢复的[3]。
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2 EE的生物学标志物的研究
2.1 EE的吸收、分布和代谢 EE既可经呼吸道吸收，也易经皮肤吸收。当呼吸道和皮肤吸收同时存在时，经皮肤吸收的EE可达人体吸收总量的42%[4]。进入人体的EE主要分布于肝脏和睾丸。60%～80%的EE经乙醇脱氢酸(ADH)氧化为2-乙氧基乙醛，再经乙醛脱氢酶(ALDH)氧化为EAA。10%～15%的EE则通过乙二醇、乙醇醛、乙醇酸、二羟醋酸代谢为草酸[5](见图1)。代谢产物EAA主要由尿排出，人体EAA排泄高峰出现在停止接触EE后的3～4 h，体内EAA的清除速率为每小时13.3 ml/kg，平均半衰期为42 h[6]。
图1 EE的体内代谢
2.2 EAA与生殖毒性的关系 很多学者研究发现，接触EE后所引起的生殖系统损伤与其代谢产物EAA有关。
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有研究证实，体外培养的小鼠曲精管的支持细胞接触EAA后，会使其产生乳酸盐的能力受到抑制。由于精母细胞不能利用葡萄糖，必须依赖支持细胞提供的蛋白质和乳酸盐等代谢底物来维持正常的代谢，因此有人认为EAA是通过抑制支持细胞，使之不能提供足够的乳酸盐，从而造成了精母细胞减少和睾丸畸形[7]。
Goldberg和Moslen等对多种动物进行了实验，结果表明，初级精母细胞、精细胞、精子和精液中LDH-C4(乳酸脱氢酶-C4)约占LDH-C4总量的80%～90%，并确定其为精子糖代谢的必需酶，主要为精子活动提供能量，在初级精母细胞减数分裂期(早期和晚期)起到重要作用[8，9]。此时，如果该酶活性受到抑制，将会影响精母细胞的生成与成熟。
高星等研究发现，接触EE在77 mg/m3以上，男工精液中LDH-C4活性可受到抑制，随着接触水平的增加，LDH-C4活性逐渐下降，呈明显的剂量—反应关系[10]。提示接触EE使LDH-C4活性降低，是引起男工生殖毒性的原因之一。
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Medinsky等通过实验观察到，EAA选择性竞争甘氨酸、丝氨酸、甲酸盐和乙酸，抑制LDH-C4活性，使酶促反应速度下降，从而干扰三羧酸和脂肪酸合成，最终导致初级精母细胞生命合成障碍，表现为精子密度下降，精子总数减少，精子活动力和存活率下降，精子畸形率增加[11]。
2.3 EAA作为EE的生物学标志物 由于EE的蒸气压很低，极易经皮肤吸收，因此仅对EE进行空气监测并不能准确反映工人的实际吸收情况。而生物监测的优越性在于，它不仅考虑到环境中EE的浓度及实际呼吸吸收情况，而且还考虑到经皮肤吸收的情况。因此，确定EE的生物学标志物，检测EE的内剂量是十分必要的，这样不仅可以评价接触，而且可以评价工人对EE的实际吸收情况。
前面已提到，许多研究者证实了EE的主要代谢产物是EAA，EAA主要从尿中排出，且EE的生殖毒性主要是由EAA引起的。当志愿者接触含有EE的空气(20 mg/m3)时，尿中EAA浓度在接触期过后1 h显著升高(平均浓度2.39±1.03，P<0.005)[12]。提示EAA可能是对接触EE工人进行监测的敏感且特异的指标。另外，EAA的半衰期较长，在体内较稳定，对接触EE进行生物监测的最好方法是测量尿中的EAA。因此，EAA十分适合作EE的生物学标志物。由于EAA在体内有蓄积性，半衰期为42 h，因此不必每日采样，可采用隔日采样或周一、周日采样。■
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参考文献：
[1]IPCS. Environmental health criteria 115. 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol and their acetates. IPCS, Geneva:WHO, 1990:22-66
[2]高星，周祖瑶，周淑梅，等. PS版作业工人健康影响的调查. 中华劳动卫生职业病杂志，1998，16：228
[3]Forster M, Dianne M, John R, et al. Testi-
cular toxicity of ethers in the rats. Toxicol Appl Pharmacol,1983,69:385
[4]Cheever K, Plotick H, Richards D, et al. Metabolism and excretion of 2-ethoxyethanol in the adult male rat. Environ Health Perspect,1984,57:241
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[5]Garney EW. An intergrated perspective on the development at toxicity of ethylene glycol. Repord Toxicol,1994,2(suppl 8):99
[6]Groseneken D, Veulemans H, Masschelein R, et al. Comparative urinary excretion of ethoxyacetic acid in man and rat after single low dose of ethylene glycol monoethyl ethers. Toxicol Lett,1988,41:57
[7]Jutte N. Regulation of survival of rat pachytene spermatocytes by lactate supply from sertoli cells. J Repord Tertil,1982,65:431
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[8]Goldberg E. Reproductive implications of LDH-C4 and tesis-specific isozymes. Exp Clin Immunogenet,1985(2):120
[9]Moslen MT, Kaphalia L, Balasubramanian H, et al. Species differences in testicular and hepatic biotransformation of 2-methoxythanol. Toxicology,1995,96:217
[10]高星，陈冰铨，张鹏，等. 接触2-乙氧基乙醇对LHD-C4活性影响与精子毒性的关系. 中国工业医学杂志，1997，10：72
[11]Medinsky MA, Singh G, Bechtold WE, et al. Disposition of three glycol ethers admi-
nistered in drinking water to male F334/N rats. Toxicol Appl Pharmacol,1990,102:443
[12]Groeseneken D, Van Vlem E, Veulemans H, et al. Gas chromatographic determination of methoxyacetic and ethotyacetic acid in urine. Br J Ind Med, 1986,43:62
收稿日期：1999-06-01, http://www.100md.com
单位：邓雪(100020，北京市劳动卫生职业病防治研究所); 高星(100020，北京市劳动卫生职业病防治研究所)
关键词：
中国职业医学000126
中图分类号：R 114 文献标识码：A▲
2-乙氧基乙醇(2-Ethoxythanol,EE),商品名溶纤剂，化学结构式CH3-CH2O-CH2-CH2OH，蒸气压3.8 torr(20℃),它具有脂/水兼溶性[1]，主要用作纤维素、天然与合成树脂的溶剂。我国于70年代引进该技术，应用于激光照排所用的PS版生产。据国外文献报道，接触高浓度EE具有中枢神经系统、血液、肾脏毒性，而低浓度EE具有生殖/发育毒性，其代谢产物2-乙氧基乙酸(EAA)可能是致生殖/发育毒性的毒性物质，主要从尿中排出。尿中EAA可能成为接触EE的生物学标志物。现就EE的生殖毒性和生物学标志物的研究进展作一综述。
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1 EE的生殖毒性
近年来研究发现，EE主要作用于人和动物的生殖系统。高星等对三个工厂PS版作业车间的男工进行了调查。车间空气中EE平均浓度为：甲厂19 mg/m3(低浓度组)、乙厂77 mg/m3(中浓度组)、丙厂203 mg/m3(高浓度组)。另以该厂内不接触任何毒物的男工为对照组，其它因素与接触组无显著性差异。调查发现，高、中浓度组工人精子计数、活动力、存活率明显下降，精子畸形率显著增加，与低浓度组和对照组有显著性差异[2]。
Forster经口给予小鼠EE，剂量分别为250、500、1 000 mg/kg，染毒24 h后即可引起小鼠粗线期初级精母细胞变性、数目减少，且存在剂量—反应关系。组织病理学检查证实，粗线期精母细胞对EE最为敏感。连续接触时，还会使早熟的精子细胞数目下降，精子成熟过程受阻，合线期生殖细胞不能发育进入到粗线期。停止接触后，精子生成过程基本可以恢复，但仍有少数曲精管萎缩，精原细胞消失，说明长时间、高剂量接触EE，对精子生成造成的损伤是不能完全恢复的[3]。
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2 EE的生物学标志物的研究
2.1 EE的吸收、分布和代谢 EE既可经呼吸道吸收，也易经皮肤吸收。当呼吸道和皮肤吸收同时存在时，经皮肤吸收的EE可达人体吸收总量的42%[4]。进入人体的EE主要分布于肝脏和睾丸。60%～80%的EE经乙醇脱氢酸(ADH)氧化为2-乙氧基乙醛，再经乙醛脱氢酶(ALDH)氧化为EAA。10%～15%的EE则通过乙二醇、乙醇醛、乙醇酸、二羟醋酸代谢为草酸[5](见图1)。代谢产物EAA主要由尿排出，人体EAA排泄高峰出现在停止接触EE后的3～4 h，体内EAA的清除速率为每小时13.3 ml/kg，平均半衰期为42 h[6]。
图1 EE的体内代谢
2.2 EAA与生殖毒性的关系 很多学者研究发现，接触EE后所引起的生殖系统损伤与其代谢产物EAA有关。
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有研究证实，体外培养的小鼠曲精管的支持细胞接触EAA后，会使其产生乳酸盐的能力受到抑制。由于精母细胞不能利用葡萄糖，必须依赖支持细胞提供的蛋白质和乳酸盐等代谢底物来维持正常的代谢，因此有人认为EAA是通过抑制支持细胞，使之不能提供足够的乳酸盐，从而造成了精母细胞减少和睾丸畸形[7]。
Goldberg和Moslen等对多种动物进行了实验，结果表明，初级精母细胞、精细胞、精子和精液中LDH-C4(乳酸脱氢酶-C4)约占LDH-C4总量的80%～90%，并确定其为精子糖代谢的必需酶，主要为精子活动提供能量，在初级精母细胞减数分裂期(早期和晚期)起到重要作用[8，9]。此时，如果该酶活性受到抑制，将会影响精母细胞的生成与成熟。
高星等研究发现，接触EE在77 mg/m3以上，男工精液中LDH-C4活性可受到抑制，随着接触水平的增加，LDH-C4活性逐渐下降，呈明显的剂量—反应关系[10]。提示接触EE使LDH-C4活性降低，是引起男工生殖毒性的原因之一。
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Medinsky等通过实验观察到，EAA选择性竞争甘氨酸、丝氨酸、甲酸盐和乙酸，抑制LDH-C4活性，使酶促反应速度下降，从而干扰三羧酸和脂肪酸合成，最终导致初级精母细胞生命合成障碍，表现为精子密度下降，精子总数减少，精子活动力和存活率下降，精子畸形率增加[11]。
2.3 EAA作为EE的生物学标志物 由于EE的蒸气压很低，极易经皮肤吸收，因此仅对EE进行空气监测并不能准确反映工人的实际吸收情况。而生物监测的优越性在于，它不仅考虑到环境中EE的浓度及实际呼吸吸收情况，而且还考虑到经皮肤吸收的情况。因此，确定EE的生物学标志物，检测EE的内剂量是十分必要的，这样不仅可以评价接触，而且可以评价工人对EE的实际吸收情况。
前面已提到，许多研究者证实了EE的主要代谢产物是EAA，EAA主要从尿中排出，且EE的生殖毒性主要是由EAA引起的。当志愿者接触含有EE的空气(20 mg/m3)时，尿中EAA浓度在接触期过后1 h显著升高(平均浓度2.39±1.03，P<0.005)[12]。提示EAA可能是对接触EE工人进行监测的敏感且特异的指标。另外，EAA的半衰期较长，在体内较稳定，对接触EE进行生物监测的最好方法是测量尿中的EAA。因此，EAA十分适合作EE的生物学标志物。由于EAA在体内有蓄积性，半衰期为42 h，因此不必每日采样，可采用隔日采样或周一、周日采样。■
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参考文献：
[1]IPCS. Environmental health criteria 115. 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol and their acetates. IPCS, Geneva:WHO, 1990:22-66
[2]高星，周祖瑶，周淑梅，等. PS版作业工人健康影响的调查. 中华劳动卫生职业病杂志，1998，16：228
[3]Forster M, Dianne M, John R, et al. Testi-
cular toxicity of ethers in the rats. Toxicol Appl Pharmacol,1983,69:385
[4]Cheever K, Plotick H, Richards D, et al. Metabolism and excretion of 2-ethoxyethanol in the adult male rat. Environ Health Perspect,1984,57:241
, http://www.100md.com
[5]Garney EW. An intergrated perspective on the development at toxicity of ethylene glycol. Repord Toxicol,1994,2(suppl 8):99
[6]Groseneken D, Veulemans H, Masschelein R, et al. Comparative urinary excretion of ethoxyacetic acid in man and rat after single low dose of ethylene glycol monoethyl ethers. Toxicol Lett,1988,41:57
[7]Jutte N. Regulation of survival of rat pachytene spermatocytes by lactate supply from sertoli cells. J Repord Tertil,1982,65:431
, http://www.100md.com
[8]Goldberg E. Reproductive implications of LDH-C4 and tesis-specific isozymes. Exp Clin Immunogenet,1985(2):120
[9]Moslen MT, Kaphalia L, Balasubramanian H, et al. Species differences in testicular and hepatic biotransformation of 2-methoxythanol. Toxicology,1995,96:217
[10]高星，陈冰铨，张鹏，等. 接触2-乙氧基乙醇对LHD-C4活性影响与精子毒性的关系. 中国工业医学杂志，1997，10：72
[11]Medinsky MA, Singh G, Bechtold WE, et al. Disposition of three glycol ethers admi-
nistered in drinking water to male F334/N rats. Toxicol Appl Pharmacol,1990,102:443
[12]Groeseneken D, Van Vlem E, Veulemans H, et al. Gas chromatographic determination of methoxyacetic and ethotyacetic acid in urine. Br J Ind Med, 1986,43:62
收稿日期：1999-06-01, http://www.100md.com