李風(fēng)鈴， 江艷華， 姚 琳， 王聯(lián)珠， 翟毓秀

(農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點(diǎn)實(shí)驗室 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所， 山東 青島 266071)

1 關(guān)于免疫毒理學(xué)

免疫毒理學(xué)的研究始于20世紀(jì)70年代，而正式作為在免疫學(xué)和毒理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的毒理學(xué)分支學(xué)科是在20世紀(jì)80年代末，荷蘭的Jeff Vos、美國的Mike Luster 以及Jack Dean被認(rèn)為是免疫毒理學(xué)的鼻祖。免疫毒理學(xué)主要研究外源化學(xué)物、物理因素及生物因素對機(jī)體免疫系統(tǒng)的危害及其作用機(jī)制[1]。經(jīng)過40多年的發(fā)展，圍繞免疫毒理學(xué)的研究日漸成熟，目前已成為毒理學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究方向。

外源性物質(zhì)釋放到環(huán)境后，對水生生物可表現(xiàn)出不同的毒性，如研究人員可從遺傳毒理學(xué)、生殖毒理學(xué)、行為毒理學(xué)、神經(jīng)毒理學(xué)以及免疫毒理學(xué)等方向展開研究。而免疫毒理學(xué)與其它毒理學(xué)研究方向最大的不同在于它常采用低于毒性反應(yīng)的劑量研究外源物質(zhì)對機(jī)體免疫功能的影響，是評價外源物質(zhì)毒性最敏感的指標(biāo)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在對不同的實(shí)驗物種開展毒理學(xué)研究的過程中，外源性物質(zhì)誘發(fā)生物體產(chǎn)生了一系列變化，其中，免疫機(jī)能失調(diào)的誘發(fā)比例越來越高。這可能會導(dǎo)致免疫應(yīng)答的減弱、增加疾病感染或者腫瘤的發(fā)生幾率。研究人員還發(fā)現(xiàn)，外源性物質(zhì)對實(shí)驗動物免疫系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為免疫抑制。也就是說某種化合物的劑量可能并沒誘導(dǎo)較大的毒性，然而卻對機(jī)體的免疫器官或者細(xì)胞產(chǎn)生了免疫毒性[1]。這也是免疫毒理學(xué)研究的實(shí)驗終點(diǎn)。當(dāng)然，除免疫毒性外，過敏、超敏反應(yīng)以及自我免疫疾病等，都屬于免疫毒理學(xué)的研究范疇[2]。

然而，大多科研人員的興趣多集中在外源化合物對實(shí)驗動物的免疫調(diào)節(jié)上[2]。另外，目前，免疫毒性檢測及評價的常規(guī)手段是借助于動物實(shí)驗，周期相對較長，需要多種試驗方法聯(lián)合評價外源化合物引起的免疫功能的改變。因此，免疫毒性的檢測及評價、生物標(biāo)志物的篩選也是當(dāng)前免疫毒理學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。然而，免疫毒理學(xué)研究的終極目標(biāo)仍是對于免疫毒性機(jī)制的探索，這在很長的一段時間內(nèi)都將是毒理學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。

2 POPs的污染及危害

持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants，POPs)是人類合成的、具有環(huán)境持久性、生物累積性、長距離遷移能力和高毒性等特點(diǎn)，并可隨食物鏈在動物和人體中累積、放大的一類污染物，它們具有較高的致癌、致畸、致突變“三致”效應(yīng)，能夠?qū)е律矬w內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機(jī)能失調(diào)以及其他器官的病變，因此，可對各類生物體產(chǎn)生大范圍、長時間的危害[3]。POPs可分為殺蟲劑如氯丹等、工業(yè)化學(xué)品如多氯聯(lián)苯以及生產(chǎn)中的副產(chǎn)品如二噁英等三種類型。其污染來源主要為使用殘留或者生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品。

最近幾年，隨著國際社會對食品安全問題的高度重視，POPs在食物源性水生生物中的殘留及毒理學(xué)效應(yīng)等相關(guān)領(lǐng)域受到密切關(guān)注。POPs的廣泛使用，使得它們成為一類全球性污染物，甚至在偏遠(yuǎn)的極地地區(qū)也可檢測到它們的存在。如全氟烷基類物質(zhì)(PFAS)，研究人員發(fā)現(xiàn)其廣泛殘留于生物體內(nèi)、水、沉積物以及大氣中。其中，不同水體中的濃度范圍在pg/ L～mg/ L之間，沉積物中的濃度為ng/g干重，而大氣中的濃度一般在pg/m 3以內(nèi)。對生物體而言，水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上幾乎所有營養(yǎng)級生物體內(nèi)均可檢出PFAS[4-7]。再如POPs另一成員多氯聯(lián)苯(PCBs)，其污染狀況亦不容樂觀。國內(nèi)水體以珠江三角洲最為嚴(yán)重，進(jìn)一步對珠江河口蚌類等生物體內(nèi)PCBs含量分析，結(jié)果也表明其殘留已達(dá)到可能危害大量食用海產(chǎn)品人群健康的水平。中國太湖湖區(qū)、廣東大亞灣、大連灣、珠江三角洲地區(qū)河流、珠江澳門河口等均不同程度地受到POPs 的污染[8]。在中國近海海域的生物體如牡蠣體內(nèi)也頻繁檢出有機(jī)氯農(nóng)藥( OCPs) 、PCBs 等多種類的POPs[9]。

近幾年，由于POPs的大量使用，國內(nèi)外學(xué)者從多個方面對其展開了毒理學(xué)研究。毒理試驗表明，POPs具有肝臟毒性、生殖毒性、發(fā)育毒性、免疫毒性、內(nèi)分泌干擾作用和潛在的致癌性，可引起生物體重降低、肝組織增重、肺泡壁變厚、線粒體受損、基因誘導(dǎo)、幼體死亡率增加以及易感染疾病致死等不良生物學(xué)效應(yīng)[10-13]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)成體米諾魚暴露于全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid，PFOA)時，精管細(xì)胞和卵巢出現(xiàn)了退化，表明PFOA具有一定的生殖毒性[14]。事實(shí)上，POPs的大部分種類均具有不同程度的生殖毒性。如雙酚A，研究發(fā)現(xiàn)它可導(dǎo)致青鳉成魚的產(chǎn)卵量減少、仔魚孵出率降低以及雄性器官雌性化等[15]。Marsili等研究發(fā)現(xiàn)，PCBs對海豚的生殖系統(tǒng)也有損害作用[16]。研究人員還發(fā)現(xiàn)，許多種類的POPs也具有一定的雌激素效應(yīng)，可以和雌激素受體微弱的結(jié)合，干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常功能[17-18]。另外，遺傳毒理學(xué)實(shí)驗表明，POPs可改變DNA堿基對的平均長度，打破DNA代謝的自我平衡，誘導(dǎo)DNA的損傷[19]。

可見，POPs對水體生態(tài)系統(tǒng)的污染形勢已較為嚴(yán)峻。而有關(guān)POPs在水體環(huán)境及生物體內(nèi)的殘留及毒理機(jī)制也一直是最受關(guān)注的研究課題之一。

3 POPs的免疫毒理學(xué)研究進(jìn)展

目前，POPs作為一類具有潛在危險的化合物已逐漸被了解，國內(nèi)外研究人員也已從多方面對其展開了毒理學(xué)研究[20]，其中，免疫毒理學(xué)也有了些許報道，現(xiàn)將最近幾年來的研究進(jìn)展做一簡要介紹。

已有研究發(fā)現(xiàn)，多環(huán)芳烴化合物(PAH)對嚙齒類動物的免疫系統(tǒng)有一定損害，具體表現(xiàn)為淋巴器官萎縮，淋巴細(xì)胞增殖，T細(xì)胞的分化能力以及巨噬細(xì)胞的抗原提呈功能都不同程度地減弱。在對嚙齒類動物開展的一些急性實(shí)驗中，證明全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate, PFOS)的暴露會增加自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)的活性，減少抗體的生產(chǎn)。另外也有實(shí)驗表明B淋巴細(xì)胞的數(shù)目出現(xiàn)了減少[21-22]。

魚的疾病同環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境污染物密切相關(guān)，許多魚的疾病都與免疫因素相關(guān)。免疫系統(tǒng)是環(huán)境污染物最敏感的目標(biāo)。在細(xì)胞或者亞細(xì)胞水平上環(huán)境污染物可以反映免疫系統(tǒng)在免疫個體、免疫失活或者免疫因子功能、免疫毒理學(xué)等方面的作用效應(yīng)[23]。如Lacroix等人發(fā)現(xiàn)美國鰈魚的免疫系統(tǒng)對污染物非常敏感，因此他認(rèn)為在免疫毒理學(xué)領(lǐng)域，鰈魚是非常合適的海洋生物模型[24]。不過，科研人員經(jīng)過大量的比較分析，發(fā)現(xiàn)在免疫毒理學(xué)領(lǐng)域，小型魚類如日本青鳉、斑馬魚等由于其本身無可替代的優(yōu)勢仍是使用比較廣泛的實(shí)驗室研究對象[25]。

針對水生生物開展的免疫毒理效應(yīng)研究中，已涉及到POPs的眾多種類，且研究角度多樣，涵蓋了免疫毒理學(xué)的大多研究內(nèi)容。在對體液免疫、細(xì)胞免疫等方面的影響已有眾多報道。如研究人員發(fā)現(xiàn)在鮑魚中，較低劑量的苯并芘(BaP)即可影響免疫調(diào)節(jié)過程，對相關(guān)酶活性具有一定的抑制作用[26]。另有研究人員發(fā)現(xiàn)，將日本青鳉暴露于殺蟲劑時，隨著劑量的提升，抗體溶血空斑形成細(xì)胞(plaque forming cell，PFC)的數(shù)量出現(xiàn)不同程度的縮減，機(jī)體體液免疫的反應(yīng)能力大大削弱[27]。而當(dāng)虹鱒暴露于低劑量的殺蟲劑時，吞噬細(xì)胞的數(shù)量明顯增多，表明殺蟲劑對虹鱒的免疫系統(tǒng)造成了一定的脅迫[28]。這與Chen等人的研究結(jié)果有些矛盾，他們的研究結(jié)果證明吞噬細(xì)胞的吞噬能力受到抑制或者不受影響[29]。然而，Shelley等認(rèn)為污染物對機(jī)體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是雙向的，暴露濃度的不同完全可能出現(xiàn)截然相反的結(jié)果[28]。類似矛盾的現(xiàn)象出現(xiàn)在其他研究人員的報道中，如較低劑量的雙酚A(BPA)、雌二醇(E2)和氫化可的松(HC)可誘導(dǎo)鯽魚淋巴細(xì)胞的增殖，而高劑量的HC卻抑制了淋巴細(xì)胞的增殖。與之相似，較低劑量的BPA顯著促進(jìn)了巨噬細(xì)胞的增殖，而稍高劑量的BPA抑制了巨噬細(xì)胞的增殖[30]?？梢姡廴疚飳τ谏矬w免疫系統(tǒng)的影響較為復(fù)雜。

POPs對生物體的免疫毒理效應(yīng)不僅體現(xiàn)在免疫細(xì)胞或者組織的反應(yīng)或功能的改變方面，同時免疫防御系統(tǒng)也會表現(xiàn)出強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答。PCBs是多氯聯(lián)苯類污染物，常存在于食品中。經(jīng)其注射的幼年及成體青鳉在14 d后出現(xiàn)了氧化應(yīng)激反應(yīng)，且幼魚的敏感性明顯高于成魚。另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，幼魚及成魚中反映體液免疫能力的指標(biāo)—AFC的數(shù)目均顯著消減。可見，青鳉的免疫系統(tǒng)對于PCBs的脅迫是相當(dāng)敏感的，且敏感程度與生物體的年齡有關(guān)[31]。Minh 等發(fā)現(xiàn)PCB對海豚的免疫系統(tǒng)亦具有抑制作用，使其極易感染病毒。如1990—1992年間的地中海斑紋海豚集體死亡事件，正是由于高濃度的PCB破壞了海豚的免疫系統(tǒng)，使其感染了麻疹流行病毒，導(dǎo)致其大批量死亡。酶活性也是反映免疫毒性的重要指標(biāo)。較低劑量的POPs可能不會引發(fā)嚴(yán)重的免疫反應(yīng)，但免疫相關(guān)酶系的活性卻可能會出現(xiàn)明顯的變化。有關(guān)全氟烷基類化合物的免疫毒理學(xué)研究也已經(jīng)有了一些報道[32-33]。據(jù)王賀威等研究發(fā)現(xiàn)，全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate, PFOS)的脅迫對翡翠貽貝的系列抗氧化酶包括SOD、GSH以及MDA等均有顯著影響，說明機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)已經(jīng)對污染物產(chǎn)生了應(yīng)激反應(yīng)，即免疫系統(tǒng)已經(jīng)開始發(fā)揮免疫防御功能[34]。

在水生生物的免疫毒理學(xué)研究領(lǐng)域，目前而言，標(biāo)志物常為一些結(jié)構(gòu)性參數(shù)，如細(xì)胞數(shù)目、組織重量、形態(tài)、血清蛋白等。其中一些免疫參數(shù)已經(jīng)成為有效的實(shí)用標(biāo)志物，如免疫器官類臟器與體重的比值、淋巴細(xì)胞的數(shù)量以及血清免疫球蛋白IgG的含量等[35]。

4 免疫毒理學(xué)研究展望

近年來，世界范圍內(nèi)越來越強(qiáng)調(diào)外源性化學(xué)物質(zhì)對生物體的安全性評價，尤其是在食品安全領(lǐng)域和環(huán)境安全領(lǐng)域，而在安全性評價中免疫毒理學(xué)發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，至今為止，在不同的國家和地區(qū)評估外源化合物的免疫毒理效應(yīng)仍沒有統(tǒng)一的指南。因此，建立免疫毒理學(xué)的敏感性評價方法和常規(guī)評價程序顯得尤為重要。

一般來說，研究生物體免疫系統(tǒng)的功能和活性需要有一系列的模型和免疫學(xué)分析，工作程序復(fù)雜且工作量較大，因此科研人員往往不會首先分析一種外源化合物的免疫毒性。而某些實(shí)驗室對生物體免疫系統(tǒng)開展的常規(guī)短期實(shí)驗(多至28 d)或亞慢性實(shí)驗(多至90 d)其結(jié)果的可信度已遭質(zhì)疑。另外，除了經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development，OECD)規(guī)定的常規(guī)研究方法之外，還有更多特定的試驗方法或技術(shù)可以闡述外源化合物對免疫系統(tǒng)的毒性效應(yīng)。例如，除了針對免疫抑制開展研究，還可以分析外源化合物和某些食物中的潛在過敏源引發(fā)的免疫毒性，這也是當(dāng)前的研究空白。在諸如此類的研究中，具有完整免疫系統(tǒng)的動物模型顯然可以更清楚地闡述對免疫系統(tǒng)的影響以及對人類健康的潛在影響[1]。而在水生動物毒理學(xué)領(lǐng)域，常用的一些小型模式魚類如斑馬魚、青鳉等雖然具有其他生物無法替代的諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其個體較小，器官和血液較難收集，將其用作免疫毒理學(xué)研究的模式生物具有一定局限性，這也是限制免疫毒理學(xué)研究的一個重要因素[36]。

免疫毒理學(xué)的研究已經(jīng)涉及到多個方面，例如血液指標(biāo)變化、免疫器官的重量和組織學(xué)變化等免疫毒理的定量試驗，另外還有免疫功能分析等定性實(shí)驗分析。然而，仍有一些研究領(lǐng)域免疫毒理學(xué)目前尚無涉及，如發(fā)育免疫毒理學(xué)。相比較于成熟個體的免疫系統(tǒng)，幼體的免疫器官對外源化合物的毒性可能更為敏感，因此，開展發(fā)育免疫毒理學(xué)的研究對于評估化合物的毒性更為直觀。遺憾的是，在發(fā)育免疫毒理學(xué)和生殖免疫毒理學(xué)研究領(lǐng)域，可評估的效應(yīng)指標(biāo)仍比較有限[2]。

另外，如前面所述，評估免疫毒理效應(yīng)的標(biāo)志物常為一些結(jié)構(gòu)性免疫參數(shù)，然而，對于分析低劑量污染物的免疫毒性而言，此類標(biāo)志物顯然不夠敏感。因此，篩選免疫毒作用敏感指標(biāo)亦是今后免疫毒理學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)[37]。

目前，許多種類的POPs已經(jīng)展開毒性鑒定和效應(yīng)分析，然而POPs種類繁多，且隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，每年都有大量新的化學(xué)品合成，是否具有潛在的危害尚不得而知。而且，某些POPs即使已經(jīng)開展了毒理學(xué)分析，但也僅限于某一或某幾方面的研究，其他領(lǐng)域尤其是免疫毒理學(xué)的研究并無涉及。如全氟烷基類污染物，已存在多年，只是近年來被列入《斯德哥爾摩公約》才引起廣泛關(guān)注，關(guān)于此類物質(zhì)的毒理學(xué)研究已有報道，然而免疫毒理學(xué)方面的研究基本屬于空白。因此，以上方面的研究工作給我們提出了挑戰(zhàn)，也將是下一步毒理學(xué)研究領(lǐng)域的工作重點(diǎn)。

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