环境诱胖剂—肥胖病因研究的新思路
王康馨1, 王强2, 吴晨光3, 陆荣柱1,2     
1. 江苏大学医学院卫生检验系;
2. 江苏大学医学院预防医学系;
3. 江苏大学附属人民医院内分泌科
摘要: Obesogen是近年来肥胖病因研究的新观点和新成果, 其将环境中存在的促进或诱发肥胖发生的某些环境污染物或人工合成物看作肥胖的重要病因之一, 由于这一类物质在国内尚未获得统一的命名与概述, 为此本文建议将这些化学物命名为环境诱胖剂。目前被确认的环境诱胖剂有双酚A、己烯雌酚、全氟烷基酸(PFOA)、有机氯、有机锡、邻苯二甲酸酯等二十多种(类)化学物或药物, 其诱胖机制主要为改变脂质稳态平衡和脂肪储量, 代谢机制的调定点, 促进脂肪的积聚。环境诱胖剂普遍存在于食物、饮水、空气等生活、生产和娱乐环境中, 无法达到零接触, 因而在寻找更多的环境诱胖剂的同时, 需要建立有效的控制措施, 以尽量减少这些化学物的接触机会和接触水平, 预防肥胖的发生。
关键词: 肥胖     病因     环境诱胖剂    
Environmental Obesogens:New Targets for Investigating Etiology of Obesity
WANG Kangxin1, WANG Qiang2, WU Chenguang3, LU Rongzhu1,2     
Abstract: Identifying environmental or artificial chemicals as causes of obesity is a new idea or new finding on the etiology of obesity. This idea showed that some environmental pollutants or artificially synthesized chemicals were recognized as important causes of obesity or promoting the tendency of obesity, and were collectively named as obesogens. Now, some chemicals or therapeutic drugs have been confirmed as chemical obesogens, including bisphenol A, diethylstilbestrol, perfluoroalkyl acid (PFOA), organic chlorine, organic tin, and phthalate. The underlying mechanisms of the action of obesogens were disrupting lipid homeostasis and the storage of fat, changing the set-point of metabolic system, and finally promoting the accumulation of adipose tissue. However, owing to the universal existence of chemical obesogens in the environment of our daily life, and the exposure to these chemicals could not be completely avoided, minimizing the opportunities and levels of being exposed to these chemicals might be the best way to prevent the development of obesity.
Key words: obesity     etiology     obesogen    

鉴于肥胖症渐已成为全球的流行病,而传统认为的饮食习惯与生活方式已不能解释其发病趋势,国内外学者提出肥胖的环境病因学观点,即环境中的某些未知因素是肥胖的诱发因素,并提出了一个新名词“obesogen”来描述这些诱发因素,但国内同行却未能统一其中文译名。综合这一名词的历史背景、英文构词特点以及汉语语义学要求,建议将其译为环境诱胖剂,并就目前发现的环境诱胖剂及其作用机制作一综述,为国内研究提供参考。

1 环境诱胖剂的提出背景

肥胖症是一种由遗传、环境、生活习惯等多种因素引起的复杂疾病,并且其常作为高血压、糖尿病、冠心病、睡眠呼吸暂停等疾病的危险因素。目前普遍认为肥胖流行的原因是热能摄入过多,但能量消耗却过少,即现代生活习惯与膳食结构的变化促使肥胖的发生[1]。但这些因素无法解释不断加快的肥胖增长趋势以及在不同社会经济阶层、不同的消费群体、不同的生活方式人群中出现的普遍性超重或肥胖现象,且尽管针对肥胖进行节食和增加体力活动,却依旧无法控制体重增长。另外,个体行为因素无法解释婴儿、儿童的肥胖[2],也更无法解释与人类密切接触的动物(如狗、猫和实验室动物以及灵长类动物)在过去几十年间都表现出明显的肥胖增加[3]。因而需要寻找一个更为合理的病因, 即能量代谢的稳态调节可能受到某种共同因素的长期干扰,致使机体引发甘油三酸酯的过量贮存和脂肪细胞肥大,且在出生前抑或围生期暴露于这些因素中,导致婴儿产生高水平的脂肪含量以及脂肪积聚。为此,根据现有研究相继发现的肥胖分布与工业化学物、环境污染物的使用范围和分布相一致的生态学关联,Grün和Blumberg[4]提出肥胖的环境病因假说,即环境化学物可能促进或诱发肥胖的发生,由此建议了这一新名词——诱胖剂(obesogen),即诱发或促进肥胖的环境污染物,或人工合成化学物。这一概念为如何预防这一类环境化学物的诱胖效应提供了新思路。

2 环境诱胖剂的语义学内涵及研究证据 2.1 语义学分析

“obesogen”的英文词根构成为“obesi-(肥胖)+ -gen(产生某种效应的物质)”,通过类似于“carcinogen(致癌物质),mutagen(诱变剂)”的构词方式,为此建议将其译为“环境诱胖剂”。此名词中的环境指的是大环境,即由于环境污染物或是人工合成物暴露于环境中所形成。

2.2 环境诱胖剂概念的提出及进程

环境诱胖剂是在最近二十年间被提出的,实际上是对当今日益上升的肥胖发生率和增多的工业化学产品密切关联的病因学假设,第一个提出这种假设的是Baillie-Hamilton[4-5],其于2002年在肥胖的病因学研究中发现化学毒物起着重要作用,并进一步分析在过去40年间工业化学物使用量的日益剧增和同期的肥胖症的快速增加情况,首次提出肥胖的发生发展可能与化学物关联。随后这一观点受到研究人员的关注,相继报道类似现象,激发开展研究,观察化学毒物对脂肪代谢的影响。2006年Bruce Blumberg根据这类的化学物的共同作用特点,建议将这一类化学物统一命名为“obesogen”[4]。这一专业术语的提出,综合概括了一类对脂肪组织的功能产生不利影响的所有环境化学物。从脂肪代谢的角度,obesogen被定义为通过改变脂质稳态平衡和脂肪储量,代谢机制的调定点,进而干扰能量平衡或食欲与饱腹感的调节,从而促进脂肪的积聚并最终导致肥胖[6]。在人群流行病学研究调查中,支持环境诱胖理论的学者认为一些化学物质,如农药、食品添加剂和塑化剂等都可以使机体存储比平时更多的脂肪,并因此导致肥胖。这些化学物可透过胎盘作用于胎儿以及围产期婴儿,影响内分泌发育而引发后期的肥胖[7]

2.3 环境诱胖剂的其他中文表述

随着环境诱胖这一研究的深入,国内学者也逐渐关注环境诱胖的研究,相继有学者介绍、使用obesogen这一名称,不同领域的学者分别将其译为“环境肥胖激素”[8]、“环境致肥因子”[9]、“肥胖因子”、“致肥胖因子”[10]。但由于这些译名均未能体现环境本身对肥胖的诱导效应和中文表述习惯,建议将其译为“环境诱胖剂”,或统称为“化学诱胖剂”。

2.4 诱胖剂和内分泌干扰剂的关系

环境诱胖剂的本质属于环境内分泌干扰物范畴,但后者影响内分泌的范围更广,其通过干扰生物或人体内保持自身平衡和调节发育过程天然激素的合成、分泌、运输、结合、反应和代谢等过程从而对生物或人体的生殖、神经和免疫系统等功能产生不良影响。而环境诱胖剂只是针对影响脂肪代谢的一类环境内分泌干扰剂。

3 常见环境诱胖剂及其诱胖的可能机制

目前有双酚A(BPA)、己烯雌酚、全氟烷基酸(PFOA)、有机锡等大约20种(类)化学物被确认为“诱胖剂”,这些诱胖剂在环境中普遍存在,人们通过食物、饮水、空气等多途径接触这些物质,目前无法避免接触(表 1)。这些环境诱胖剂干扰躯体脂肪组织的生物学功能机制及其介导的通路多种多样,主要包括与代谢有关的感受器作用位点的改变、性激素合成失调、代谢过程的重新调节、内分泌干扰作用等[11]。作为环境化学污染物,这些诱胖剂破坏机体的自我控制和自我适应机制,诱发生脂效应来促进体重增加,进而导致肥胖和并发代谢综合征,其分子机制主要是这些化学物作为核受体配体,模拟内分泌激素或作为内分泌激素的抑制剂,或直接作为活性摄食信号代谢物来调节改变食欲和饱腹感,扰乱脂质代谢,诱发肥胖[12]。除了通过类激素样作用来产生致胖效应,诱胖剂还可通过改变基础代谢率、转移能量平衡位点使其趋于储存热量、促进肠道微生物对食物的作用等间接机制诱发肥胖[13]。更为重要的是,这一类物质已显示可对下丘脑—垂体—肾上腺轴解除反馈控制的特性,使控制体重的众多稳态调节机制发生紊乱[14]。因而,随着环境诱胖剂的效应逐渐体现,意味着机体对这类物质的敏感度日益提高,并且会给机体带来长期的不良影响。环境诱胖剂的这一观点可以解释目前日趋上升的肥胖发生率[15]。以下选择性地简要介绍双酚A、己烯雌酚和有机锡3种典型的诱胖剂及其可能的诱胖机制。

表 1 常见的已经确认的环境诱胖剂
名称及文献来源 人群流行病学调查或动物实验证据 用途及接触机会
双酚A[16-18] 可增加暴露人群腹型肥胖、全身性肥胖、超重及胰岛素抵抗的患病风险 玩具、医疗器械、奶瓶、饮料容器、浴帘
有机锡[20-21] 婴儿鼠出生前研究显示积聚于脂肪组织、睾丸和肝组织;成年鼠的附睾脂肪量增加 海洋防污涂料、木材催化剂、增塑剂、杀粘菌剂、工业水系统、食品杀菌剂
邻苯二甲酸酯[22] 能产生“化学热量”,被人体吸收后, 会影响内分泌系统并损害激素分泌,从而导致肥胖。 聚氯乙烯塑料、农药、涂料、印染、化妆品、油漆和香料的生产
全氟辛酸(PFOA)[23] 出生前暴露于PFOA达到成年时肥胖 表面活性剂、不粘锅材料
DDT[24] 与人群糖尿病和肥胖症发生有直接联系 农药、杀虫剂
PCBs[24] 与人群糖尿病和肥胖症发生有直接联系 工业化学物,环境污染物
己烯雌酚[17, 19] 在小鼠产前或新生期给予低剂量的己烯雌酚和体重增加、肥胖相关基因表达改变、以及激素水平改变有关 激素类药物、女性保健品、化妆品、作为禽畜饲料的添加成分而残留于禽蛋、肉类食品

双酚A(bisphenol A, BPA)是一种具有雌激素活性作用的化学物,广泛应用于塑料制造业中。长期暴露BPA可对机体多系统器官产生不良影响,包括生殖、发育、神经、内分泌等,其中与肥胖的关系尤其受到关注。半世纪以前,BPA就已被用于生产塑料及树脂的工业化学品和有机化合物,相关产品包括玩具、奶瓶和其他饮料容器。已有研究证明围生期或青春期暴露于双酚A可导致体重增加,并与肥胖、Ⅱ型糖尿病相关。很多学者对双酚A引起肥胖的机制进行了研究,研究的角度包括影响脂肪细胞分化、代谢途径和信号传导通路等方面。其诱胖机制可总结为:① 通过两条路径模拟雌二醇对血糖稳态的调控:分别是涉及ncmER的快捷通路和涉及ER的慢通路,双酚A抑制脂联素的释放和刺激IL-6、TNFα的释放,促进3T3-L1细胞向脂肪细胞转化,引起肥胖[16];② 抑制低血糖引起胰腺α-细胞的胞内游离钙离子的振荡,引起胰高血糖素分泌不足,导致脂肪分解障碍引起肥胖[17];③ 双酚A也能通过抑制脂肪代谢酶活性或激活P450酶等途径产生间接作用[18]

己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,能产生与天然雌二醇相同的所有药理与治疗作用,作为药物主要用于雌激素低下症及激素平衡失调引起的功能性出血或闭经,还可用于死胎引产前,以提高子宫肌层对催宫素的敏感性。然而在日常生活中,己烯雌酚还可作为添加成分存在于一些女性保健品、化妆品中,或作为禽畜饲料的添加成分而残留于禽蛋、肉类食品中,而这些大多数是被人们不知情地摄入。己烯雌酚能扰乱细胞核受体信号,改变脂肪细胞的增生、分化,影响全身性脂肪自稳调节和脂肪的分布,导致肥胖。这种破坏作用如发生在胎儿或婴幼儿发育早期,其后果还可能被放大[19]。Alonso-Magdalena等[17]通过细胞实验发现己烯雌酚能够抑制低血糖引起胰腺α-细胞的胞内钙离子振荡,干扰胰高血糖素分泌的信号, 胰高血糖素分泌不足, 进而脂肪分解障碍, 最终引起肥胖。

有机锡是环境中广泛存在的一类污染物,近年来的研究表明三丁基锡(TBT)是环境诱胖剂中的典型代表,这类化学物可能通过干扰内分泌功能进而干扰正常脂肪的代谢,扰乱体内能量平衡,从而引起或促进肥胖的发生。Inadera等[20]调查了三丁基锡(TBT)对脂肪细胞分化的影响。将小鼠3T3-L1细胞与TBT在胰岛素存在和空白对照的情况下混合培养2 d,结果发现无论胰岛素存在与否,脂肪细胞的脂质积累均显著增加。TBT是视黄醇类X受体(RXR)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ的一个亲和配体,这些细胞核受体可以扰乱脂肪生成和能量平衡的正常发展和稳态维持,可以促进体外培养的小鼠3T3-L1细胞脂肪生成[21]

4 总结及展望

在明确环境诱胖剂的致胖作用后,最为重要的是采取公共安全卫生策略,尽量减少这些物质的暴露,保护公众健康。在制定公共卫生政策时,既要考虑这些低浓度物质在环境中的生物富集,在食物链中的浓度不断增高,又要考虑环境诱胖剂对子代的不利影响。虽然目前常见的环境诱胖剂(双酚A、全氟烷基酸、有机锡等)主要通过激活脂肪生成、刺激葡萄糖摄取、促进前脂肪细胞分化等机理,促进人体肥胖的发生,但其诱胖机制仍不明确,因而需要研究诱胖机制的同时,开发高通量快速筛选体系和建立标准模型体系来发现潜在的诱胖剂。

由于环境诱胖剂相关的研究不足二十年,动物实验是研究的主要手段,且现有的理论仅是通过生态学的关联分析的推论,因而环境因素引发肥胖的人群流行病学证据有待进一步积累,特别是这些诱胖剂与膳食、运动的交互作用及其对致胖效应的归因危险度以及暴露—反应关系值得深入研究。

致谢:

江苏大学文法学院中文系余红娟博士审阅全文,并就obesogen的中文名称提出了中文语义学建议,特此致谢!

参考文献
[1] Grün F, Blumberg B. Minireview:the case for obesogens[J]. Mol Endocrinol, 2009, 23(8): 1127–1134. doi: 10.1210/me.2008-0485
[2] McCormick DP, Sarpong K, Jordan L, et al. Infant obesity:are we ready to make this diagnosis?[J]. J Pediatr, 2010, 157(1): 15–19. doi: 10.1016/j.jpeds.2010.01.028
[3] Klimentidis YC, Beasley TM, Lin HY, et al. Canaries in the coal mine:a cross-species analysis of the plurality of obesity epidemics[J]. Proc Biol Sci, 2011, 278(1712): 1626–1632. doi: 10.1098/rspb.2010.1890
[4] Grün F, Blumberg B. Environmental obesogens:organotins and endocrine disruption via nuclear receptor signaling[J]. Endocrinology, 2006, 147(6): 50–55. doi: 10.1210/en.2005-1129
[5] Baillie-Hamilton PF. Chemical toxins:a hypothesis to explain the global obesity epidemic[J]. J Altern Complement Med, 2002, 8(2): 185–192. doi: 10.1089/107555302317371479
[6] Kirchner S, Kieu T, Chow C, et al. Prenatal exposure to the environmental obesogen tributyltin predisposes multipotent stem cells to become adipocytes[J]. Mol Endocrinol, 2010, 24(3): 526–539. doi: 10.1210/me.2009-0261
[7] Levin BE. Factors promoting and ameliorating the development of obesity[J]. Physiol Behav, 2005, 86(5): 633–639. doi: 10.1016/j.physbeh.2005.08.054
[8] 郭素珍, 钱丽娟, 刘青坡, 等. 三丁基锡对非洲爪蟾的肥胖激素效应[J]. 环境与健康杂志, 2009, 26(2): 98–100.
[9] 王琳. 当防"环境致肥因子"偷袭[N]. 保健时报, 2010, 5月27日, 第7版.
[10] 吕涛, 肖苒, 曹谊林. 脂肪组织来源间充质干细胞生物学特性及与肥胖的关系[J]. 中国细胞生物学学报, 2014, 36(2): 236–241. doi: 10.11844/cjcb.2014.02.0317
[11] Grün F, Blumberg B. Endocrine disrupters as obesogens[J]. Mol Cell Endocrinol, 2009, 304(1-2): 19–29. doi: 10.1016/j.mce.2009.02.018
[12] Grün F. The obesogen tributyltin[J]. Vitam Horm, 2014, 94: 277–325. doi: 10.1016/B978-0-12-800095-3.00011-0
[13] Inadera H, Shimomura A. Environmental chemical tributyltin augments adipocyte differentiation[J]. Toxicol Lett, 2005, 159(3): 226–234. doi: 10.1016/j.toxlet.2005.05.015
[14] Grün F, Blumberg B. Perturbed nuclear receptor signaling by environmental obesogens as emerging factors in the obesity crisis[J]. Rev Endocr Metab Disord, 2007, 8(2): 161–171. doi: 10.1007/s11154-007-9049-x
[15] Zuo Z, Chen S, Wu T, et al. Tributyltin causes obesity and hepatic steatosis in male mice[J]. Environ Toxicol, 2011, 26(1): 79–85. doi: 10.1002/tox.v26.1
[16] Wang HX, Zhou Y, Tang CX, et al. Association between bisphenol A exposure and body mass index in Chinese school children:a cross-sectional study[J]. Environ Health, 2012, 11(1): 79. doi: 10.1186/1476-069X-11-79
[17] Alonso-Magdalena P, Laribi O, Ropero AB, et al. Low doses of bisphenol A and diethylstilbestrol impair Ca2+ signals in pancreatic alpha-cells through a nonclassical membrane estrogen receptor within intact islets of Langerhans[J]. Environ Health Perspect, 2005, 113(8): 969–977. doi: 10.1289/ehp.8002
[18] 王强, 蔡玉娇, 郑月萍, 等. 双酚A对脂代谢及肥胖的影响及其机制的研究进展[J]. 中国药理学与毒理学杂志, 2014, 28(4): 632–636.
[19] Newbold RR, Padilla-Banks E, Snyder RJ, et al. Developmental exposure to endocrine disruptors and the obesity epidemic[J]. Reprod Toxicol, 2007, 23(3): 290–296. doi: 10.1016/j.reprotox.2006.12.010
[20] Snedeker SM, Hay AG. Do Interactions Between Gut Ecology and Environmental Chemicals Contribute to Obesity and Diabetes?[J]. Environ Health Perspect, 2012, 120(3): 332–339.
[21] Prior LJ, Armitage JA. Neonatal overfeeding leads to developmental programming of adult obesity:you are what you ate[J]. J Physiol, 2009, 587(Pt 11): 2419.
[22] Stahlhut RW, van Wijngaarden E, Dye TD, et al. Concentrations of urinary phthalate metabolites are associated with increased waist circumference and insulin resistance in adult U.S. males[J]. Environ Health Perspect, 2007, 115(6): 876–882. doi: 10.1289/ehp.9882
[23] Shankar A, Xiao J, Ducatman A. Perfluoroalkyl chemicals and elevated serum uric acid in US adults[J]. Clin Epidemiol, 2011, 3: 251–258.
[24] Thayer KA, Heindel JJ, Bucher JR, et al. Role of environmental chemicals in diabetes and obesity:a National Toxicology Program workshop review[J]. Environ Health Perspect, 2012, 120(6): 779–789. doi: 10.1289/ehp.1104597
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2015.01.019
中国疾病预防控制中心主办。
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王康馨, 王强, 吴晨光, 陆荣柱
WANG Kangxin, WANG Qiang, WU Chenguang, LU Rongzhu
环境诱胖剂—肥胖病因研究的新思路
Environmental Obesogens:New Targets for Investigating Etiology of Obesity
环境卫生学杂志, 2015, 5(1): 80-84
Journal of Environmental Hygiene, 2015, 5(1): 80-84
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2015.01.019

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