1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC CHẤT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT1.1 Khái niệm về hệ thống nội tiết Hệ thống nội tiết là một mạng lưới phức tạp, gồm tập hợp các cơ quan nội tiếtcác tuyến và hormon do
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
- -TIÊU LUẬN NHÓM
MÔN HỌC : ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG
CÁC HỢP CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT
( ENDOCRINE DISRUPYING COMPOUNDS – EDCs) THƯỜNG CÓ MẶT TRONG NƯỚC THẢI CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VÀ BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU
GV: TS NGUYỄN THỊ THANH KIỀU
HV: Trần Đức Thuận
Lê Thị Diệu Hiền Nguyễn Ngọc Như Nguyễn Ngọc Thùy Linh
Lê Thu Thủy Nguyễn Thị Ngọc Ánh Nguyễn Duy Hiếu Nguyễn Thanh Nguyên Trần Hoàng Luân Nguyễn Quốc Thái Nguyễn Thị Ngọc Báu
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 3 – 2011
Trang 2MỤC LỤC
1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC CHẤT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT 1
1.1 Khái niệm về hệ thống nội tiết 1
1.2 Khái niệm về Hormon 1
1.3 Các chất gây rối loạn nội tiết – EDCs là gì? 4
2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH CÁC CHÁT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT 4
2.1 Nguồn gốc tự nhiên 4
2.2 Nguồn gốc nhân tạo: 5
3 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CHÁT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT - EDCs 8
4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT 9
4.1 Ảnh hưởng đối với động vật 9
4.2 Ảnh hưởng đối với con người 10
4.3 Ảnh hưởng của một số chất gây rối loạn nội tiết 12
5 BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU EDCs TRONG NƯỚC THẢI 16
5.1 Biện pháp hành chính và nâng cao ý thức cộng đồng 17
5.2 Các kỹ thuật hóa lý 17
5.3 Kỹ thuật sinh học 18
5.4 Phát triển công nghệ vật liệu thay thế an toàn thân thiện với môi trường 18
Trang 31 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC CHẤT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT1.1 Khái niệm về hệ thống nội tiết
Hệ thống nội tiết là một mạng lưới phức tạp, gồm tập hợp các cơ quan nội tiết(các tuyến) và hormon do chúng sản sinh ra nhằm điều tiết quá trình sinh trưởng, cũng như nhiều hoạt động/hành vi của các loài động vật, kể cả con người
Hình 1-1 Hệ thống nội tiết trong cơ thể người
Các cơ quan nội tiết cung cấp một lượng hocmon đã được đong đếm kỹ lưỡngvào hệ thống tuần hoàn, theo máu đi đến những bộ phận khác nhau của cơ thể để kiểm soát và điều tiết các chức năng Một số hormon còn có thể do một số bộ phậnkhác của cơ thể (không phải tuyến), như dạ dày, ruột hoặc các tế bào thần kinh tiết
ra, và chúng chỉ hoạt động ở gần nơi chúng được sản sinh ra
Hệ thống nội tiết là rất quan trọng cho sự kiểm soát và điều tiết của tất cả cácchức năng chính và các quy trình của cơ thể như kiểm soát năng lượng; sinh sản;miễn dịch; kiểm soát hành vi; tăng trưởng và phát triển,…
1.2 Khái niệm về Hormon
Hormon là các chất hóa học do các tế bào hay nhóm tế bào tiết trong cơ thểngười và động vật sản sinh ra, được vận chuyển trong máu hay dịch não tủy đến
Trang 4điều khiển/điều hòa hoạt động của các tế bào hay các cơ quan nơi có các cơ quan thụ cảm hormon(hormone receptor).
Sự kết hợp hormon + receptor mang tính đặc hiệu cao và dẫn đến những quá trình sinh lý đặc thù cho mỗi loại hormon trong cơ thể Để phát huy được tác dụng, các hormon phải kết hợp được với các receptor của chúng
Hình 1-2 Hornmone tăng trưởng
Ví dụ: hormon sinh dục estrogen (chủ yếu do buồng trứng và nhau thai tiết ra)được vận chuyển đến kết hợp với receptor tại nhiều cơ quan như tử cung, âm đạo,tuyến vú, mô mỡ có tác dụng duy trì các đặc điểm sinh dục của phụ nữ, các độngvật cái và chức năng của các cơ quan trong hệ sinh dục, quy định các đặc tính liênquan đến sự khác biệt giới tính của các quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể
Vai trò của hormon
Hormon được tiết từ các tuyến nội tiết trực tiếp vào máu Hormon đóng vaitrò rất quan trọng trong việc phân lập các mô của động vật, sự sinh trưởng củachúng, sự phát triển các chức năng sinh sản và điều hoà sự cân bằng bên trong cơthể Các hormon khác nhau tác động lên các cơ quan và các mô khác nhau trong cơthể Hormon có tác động và với cường độ ở từng giai đoạn của chu kỳ sống.Hormon được tiết ra từ các tuyến nội tiết khi chúng được đồihỉ và chúng sẽ chuyểnđộng trong các mạch máu để thực hiện các tác động được cơ thể đòi hỏi tại các cơquanhc các mô của cơ thể Một số hormon được dùng để kích hoạt và truyền tínhiệu trực tiếp hoặc gián tiếp tới DNA trong nhân, kích thích sự sinh ra các protein
Trang 5đặc thù Các hormon đó sau sẽ bị hoà tan và biến mất Quá trình hoạt động đúng củachức năng hormon thật phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có một giải thích nào thậtđầy đủ là tại thời điểm nào các hoá chất gây rối loạn nội tiết bị lọt vào cơ thể, có thểảnh hưởng lên chức năng bình thường của hệ nội tiết.
Hormon làm việc thế nào?
Hormon được phân loại thô thành hormon steroid, amino acid-inductive vàpeptide (protein) tuỳ theo thành phần hoá học của chúng Chúng được vận chuyểntrong máu ở dạng tự do và được gắn với các chất mang là protein Khi đến các cơquan hoặc các mô thích hợp các hormon sẽ gắn kết với các cơ quan thụ cảm trong tếbào (trường hợp hormon steroid và amono acid-inductive) và các cơ quan nhận cảmtrên bề mặt của tế bào (trường hợp hormon peptidehc hormon protein), được kíchhoạt và tương tác với DNA
Hoạt động của hormon được kiểm soát ở một mức rất ổn định bằng cơ chế cóphản hồi Khi nồng độ của một hormon tăng đến một mức nhất định thì cơ chế phảnhồi
+ Các hormon phải được tổng hợp trong các tuyến nội tiết
+ Các hormon phải được lưu giữ trong các tuyến nội tiết và sẽ được giảiphóng ra khi có yêu cầu
+ Các hormon khi được giải phóng ra sẽ được chuyển qua đường máu vào cơquan nội tạng đích (địa chỉ yêu cầu) hoặc bị tiêu huỷ trong gan hoặc bị thải ra khỏi
cơ thể qua đường thận
+ Các nội tiết tố (hormon) nhận ra các cơ quan thụ cảm được gắn kết vớichúng và thực hiện chức năng kích hoạt
+ Các hormon sau đó chuyển tín hiệu đến các nhiễm sắc thể DNA để tạo racác protein hoặc kiểm soát sự phân chia tế bào
Nếu một hoá chất gây rối loạn nội tiết tác động lên bất kỳ quá trình nào trênđây thì sẽ phá vỡ chức năng bình thường của hormon hoặc chức năng thông thường
sẽ bị thay thế Có khoảng 7 hoá chất hiện nay đang bị nghi ngờ có tiềm năng gây rốiloạn nội tiết Phần lớn các chất đó đều được nhận định là có chức năng rối loạn cácnội tiết tố qua việc gắn kết với các cơ quan thụ cảm (được nói đến tại bước 4 trên)
Trang 6Ngoài các chất này, dioxin và các hợp chất thiếc hữu cơ cũng được coi là các hoáchất ngăn cản quá trình 5 Các styren được coi là các hoá chất làm cản trở sự tổnghợp hormon trong tuyến yên và gây rối loạn cơ chế phản hồi Như vậy chúng ngăncản quá trình (1) và (3).
1.3 Các chất gây rối loạn nội tiết – EDCs là gì?
Theo định nghĩa của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Anh, Các chất gây rối loạnnội tiết – EDCs là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, khi xâmnhập vào cơ thể sống có thể tác động đến các tuyến nội tiết và hocmon hoặc đếnnhững nơi hocmon hoạt động - các cơ quan nhận cảm, làm rối loạn hoạt động củachúng
Một số chất EDCs xuất hiện trong môi trường và đã được con người biết đếnnhư diethylstilbesterol (DES), dioxin, polychlorinated biphenyls (PCBs), dichloro-diphenyl-trichloroethane (DDT), Bisphenol A, 17β Estradiol (E2), Dibutylphthalate,Nonylphenol, Octylphenol, Nonylphenolethoxycarboxylate (NPEC),
Hình 1-3 Công thức cấu tạo của một vài chất EDC xuất hiện trong môi trường
2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH CÁC CHÁT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT
2.1 Nguồn gốc tự nhiên
Trong tự nhiên EDCs có thể xuất hiện từ các trận động đất, núi lửa, sóngthần, với các hợp chất thuộc nhóm STEROIDS ( 17β oestradiol (hocmon buồngtrứng); Oestron (hocmon động dục),…Quá trình vận chuyển EDCs trong tự nhiênđược thể hiện qua hình sau:
Trang 7Hình 2-4 Quá trình vận chuyển của EDCs trong tự nhiên
2.2 Nguồn gốc nhân tạo:
EDCs có thể hình thành như một sản phẩm phụ không mong muốn của côngnghiệp hóa học, từ những chất sử dụng rất phổ biến trong đời sống hằng ngày: dượcphẩm (steroid), các sản phẩm chăm sóc cá nhân - kem chống nắng, nước hoa, mỹphẩm… (Parabens), các sản phẩm tẩy rữa - xà phòng, nước rữa toilet, nước laukiếng, dầu gội…(alkyl phenols, ethoxylates, nonylphenol,…), các phụ phẩm trongsản phẩm nhựa (Bisphenol A, Phthalate, Monobutyltin, Dibutyltin…) đến các sảnphẩm hóa học chuyên biệt: thuốc trừ sâu, trừ cỏ, các hợp chất cơ kim (dùng trongsơn tàu, bảo quản gỗ…), các hợp chất vòng sử dụng trong công nghiệpPolychlorinated Biphenyls (PCBs)-(dùng trong dầu máy), Polybrominated FlameRetardants (PBDEs) (chất chống cháy),… hoặc trong quá trình thiêu hủy các chấtdẻo
Phân loại dưới đây của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Anh (2000) và Miller andSharpe (1998) cho ta một cái nhìn rõ hơn, tương đối chuyên môn hơn, về bản chất,nguồn gốc và đường di chuyển của các chất EDCs
Trang 8Các chất EDCs Nguồn hoặc đường di chuyển
c Nhóm thuốc trừ sâu, diệt cỏ
TRIAZIN HERBICID
- Atrazin
- Simazin
Atrazin là một trong những loại thuốc trừ sâu, diệt
cỏ sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, chủ yếu trongcanh tác ngô Có thể khuếch tán vào hệ thống nướcngầm Nhiều nước phát triển đã cấm sử dụng cả hailoại thuốc này trong các hoạt động phi nông nghiệp
d Nhóm phosphat hữu cơ
e Nhóm các dung môi hữu cơ
Trang 9Các chất EDCs Nguồn hoặc đường di chuyển
h Nhóm chlor hữu cơ
- Trước kia được dùng như một loại thuốc trừ sâu,
kể cả phun cho cừu và các loại gia súc khác
- Còn được sử dụng ở một số nước, có thể tích tụtrong hàng hóa nhập khẩu Ở các nước phát triểnnguồn chủ yếu là những khu vực trước kia từng bị ônhiễm
- Sơn chống hôi trên các tầu biển lớn, chất bảo quản
gỗ, xâm nhập vào môi trường dưới dạng khuếch tán
- Các nguồn khuếch tán, kể cả các ngành côngnghiệp chế/luyện kim, thiêu đốt rác thải, nhất là rácthải y tế
[Nguồn: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Anh (2000) và Miller and Sharpe
(1998)]
Trang 103 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CHÁT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT - EDCs
Hình 3-5 Cơ chế tác động của các chất gây rối loạn nội tiết
Cơ quan thụ cảm của các hormon estrogen, androgen, hormone tuyến giáp làcác protein thành viên của liên nhóm cơ quan thụ cảm nhân (nuclear receptors).Chúng thực hiện được chức năng khi kết hợp được với hormon Phức hợphormon+receptor thông qua các yếu tố đáp ứng trên DNA (hormone responseelement) dẫn đến quá trình sao mã, giải mã của các gene đích và biểu hiện ở sự duytrì, phát triển và thực hiện chức năng của các cơ quan Thật không may, những thụquan này lại là những chiếc khóa có tính "chung chạ" nên có thể nhận những chiếc
"chìa khóa rởm" Các chất có khả năng trở thành nhừng chiếc "chìa khóa rởm" nàysau khi vào cơ thể người và động vật, theo máu đến kết hợp được với các cơ quanthụ cảm của hormon sẽ dẫn đến các trường hợp sau:
Bắt chước hoạt động của các hormone trong cơ thể như: estrogens hayandrogens gây nhầm lẫn cho hệ nội tiết cơ thể
Làm mất tác dụng của hormone
Thay đổi chu trình chuyển hóa và tổng hợp của hormone
Mô phỏng vị trí các thụ thể của hormone (modifying hormone receptorlevels)
Gây nhiễu các hệ thống xác định thông tin (interfering in other Signalingsystems) có mối liên hệ gián tiếp với hệ thống nội tiết như: hệ thống thần kinh haymiễn dịch
Trang 11Như vậy, có thể nói các hợp chất này “đánh lừa” hệ thống nội tiết và các cơquan khác của cơ thể xem nó như một hormone, từ đó tương tác gây ra các biến đổikhông thể phục hồi trong cơ thể sinh vật
Khi một hormon steroid được tổng hợp trong tuyến nội tiết và đi đến cơ quannội tạng đích, nó sẽ gắn với cơ quan thụ cảm và tạo ra DNA tổng hợp thành mộtprotein đặc thù Loại hormon này xác định loại cơ quan thụ cảm mà nó gắn kết Hoáchất gây rối loạn nội tiết gắn kết với một cơ quan thụ cảm và dẫn đến gen sẽ thunhận tín hiệu sai PCB, DDT nonylphenol và bisphenol A tác động giống hormon,gắn kết với các cơ quan thụ cảm estrogen và làm sai lạc tính năng sinh sản của concái DDE (một dẫn xuất của DDT) và vinclozin (hoá chất nông nghiệp) gắn kết với
cơ quan thụ cảm andrro gen (kích tố tính dục) và ngăn cản chức năng đó
Các nhà khoa học đã báo cáo về sự tồn tại của các hoá chất gây sự sản sinhcác protein chức năng bằngcách kích hoạt các gen qua tác động lên đường truyềntín hiệu trong tế bào mà không gắn trực tiếp với các cơ quan thụ cảm hormon Ví dụdioxin không trực tiếp gắn với cơ quan thụ cảm estrogen hoặc với cơ quan nhậncạm androgen mà chúng gây ảnh hưởng lên chức năng estrogen một cách gián tiếpqua việc gắn với một protein trong tế bào và kích hoạt các gen
4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT
4.1 Ảnh hưởng đối với động vật
Đã có nhiều bằng chứng cho thấy EDCs tác động tiêu cực đến khả năng sinhsản, tăng trưởng và phát triển của một số loài động vật hoang dã EDCs có khả nănggây ra những tác hại như:
Suy giảm khả năng sinh sản, gia tăng các bệnh về đường sinh sản, dậy thìsớm ở các cá thể cái;
Giảm số lượng sinh các cá thể đực, dị dạng cơ quan sinh sản ở các cá thểđực;
Một số EDCs có thể kìm hãm sự phát triển của hệ thống thần kinh và
hệ thống miễn dịch
Có thể nêu một vài thí dụ về tác động của các chất EDCs đối với hệ động vậthoang dã như sau:
Trang 12 Sự suy giảm về lượng của các sấu chúa trong khu bảo tồn hồ Apoka (Hồ lớnnhất ở Florida-Mỹ) vào thập niên 80 Mặc dầu được bảo vệ nghiêm ngặt vì nằmtrong sách đỏ của Mỹ, lượng cá thể của cá sấu này ngày càng suy giảm, và chỉ duynhất ở khu vực này khiến người ta nghĩ đến vấn đề ô nhiễm môi trường và sự việcđược sáng tỏ khi phân tích được một lượng chất EDCs cao đột biến trong nước hồApoka, chất này nhiễm vào hồ do hoạt động nông nghiệp của vùng và chảy vào hồ.Nghiên cứu cá sấu trong hồ các nhà khoa học nhận thấy bộ phận sinh dục của cá sấucái (buồng trứng) và cá sấu đực (tinh hoàn) không bình thường, kết quả là từ 80-95% trứng đã thụ tinh không thể nở thành công, một ảnh hưởng trực tiếp của EDCsđến sự tồn tại sinh vật Các loài chim ăn cá ở vùng này cũng gặp những biểu hiệnbệnh tương tự;
Số lượng hải cẩu ở biển Baltic hoặc cá sấu sống trong hồ nước bị ô nhiễmngày càng sút giảm;
Vỏ trứng các loài chim mồi bị mỏng dần;
Cá thể cái của một số loài ốc biển xuất hiện các cơ quan sinh dục đực;
Cá nuôi trong môi trường chứa vài phần triệu (mg/l) chất gây động dục tựnhiên hoặc tổng hợp có triệu chứng chuyển giới tính
Sở dĩ, sự có mặt của EDCs trong môi trường khiến chúng ta lo lắng vì những
EDCs tích tụ dần theo con đường sinh học trong chuỗi thức ăn với nồng độđáng kể trong các sản phẩm động vật như mỡ, cá và sữa Các loài động vật thủysinh dễ chịu tác động nhất, đặc biệt là các loài ăn thịt, vì chúng nằm ở trên cùng của
“chuỗi thức ăn”, nơi các hóa chất bền vững tích tụ lại theo thời gian;
4.2 Ảnh hưởng đối với con người
Trong cuộc sống hằng ngày lượng lớn bao nilon và chai nhựa được sử dụngrộng rãi, các chất EDC trong nhựa, dễ tác dụng nhất với đồ ăn, thức uống có chấtbéo và nhiệt độ cao Do đó các vật đựng bằng nhựa, bao nylon sẽ “thôi” EDC ra nếuđựng thực phẩm, nhất là thực phẩm có chất béo, chai dầu mỡ, nước mắm… Thực
Trang 13phẩm không có chất béo như nước ngọt, nước tinh khiết… cũng bị “thôi” ra một ítEDC
Những sản phẩm dùng trực tiếp như các loại mỹ phẩm (làm chất hóa dẻo,định hương, dung môi cho nước hoa, sơn móng tay, chất khử mùi, son môi, keodựng tóc, gel chải tóc, dầu gội, sữa tắm, sữa rửa mặt, xà bông, bột giặt, nước rửachén…) thì EDC lại thấm qua da rất nguy hiểm khi dùng dài ngày cho đàn ông, phụ
đã cho phép kết luận về việc sử dụng chất DES của những người mẹ;
Ung thư vú, tiền liệt tuyến, buồng trứng, tinh hoàn, v.v – những bệnh phụthuộc hocmon – là những bệnh phổ biến nhất ở các nước phát triển như châu Âu,Bắc Mỹ, Nhật Bản, Australia Kể từ khi các trường hợp mắc bệnh ung thư đượcphát hiện (đầu những năm 1960), người ta nhận thấy, số ca bị ung thư vú, tiền liệttuyến hoặc tinh hoàn đã tăng lên đáng kể Chẳng hạn ở Mỹ hoặc các nước châu Âu,nguy cơ bị ung thư vú và tiền liệt tuyến ở nam và nữ thế hệ 10X cao gấp hai lần sovới thế hệ cha mẹ họ Nhiều bằng chứng cho thấy các yếu tố môi trường có thể gây
ra những bệnh kể trên Chẳng hạn những công nhân thường tiếp xúc với các chấtdẻo, dung môi hữu cơ, thuốc trừ sâu và các loại hóa chất độc hại khác có nguy cơ bịung thư cao Các thức ăn như sữa hoặc protein động vật có thể trực tiếp tác độngđến quá trình chuyển hóa hocmon Lindane, DDT và chlor hữu cơ trong sữa bị nghi
là có liên quan đến số ca ung thư vú gia tăng ở Israel Ngoài ra, thức ăn cũng có thểchứa các chất ô nhiễm khác như thức ăn tăng trọng, thuốc trừ sâu, vật liệu đóng gói,v.v là những chất có thể đóng vai trò như EDCs Vì thế, cũng giống như đối vớiEDCs tự nhiên, một số loại thực phẩm có thể là nguồn gốc của EDCs tổng hợptrong môi trường