生态毒理学报
Asian Journal of Ecotoxicology
第16卷第6期2021年12月
V ol.16,No.6Dec.2021
㊀㊀基金项目：国家自然科学基金资助项目(81760580,2216035)；贵州省高层次创新型 百层次 人才(黔科合平台人才[2020]6014)；贵州省科技
厅项目(黔科合基础[2017]5733-081,[2017]5733-065,2019-1466)；贵州省高校科技拔尖人才计划(黔教合KY2018054)；遵义市 15851 人才项目(2019-E262)；贵州省卫计委基金资助项目(gzwkj2021-39,gzwkj2021-536)
㊀㊀第一作者：张钰婕(1995 )，女，硕士研究生，研究方向为环境与健康,E -mail:*****************㊀㊀*通讯作者(Corresponding author ),E -mail:****************㊀㊀#共同通讯作者(Co -corresponding author),E -mail:***************
DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20201207001
张钰婕，颜婷，杨警，等.壬基酚在SD 大鼠内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁肝脏㊁肾脏和血清的分布与消除[J].生态毒理学报,2021,16(6):174-180
Zhang Y J,Yan T,Yang J,et al.Distribution and elimination of nonylphenol in endocrine glands,stomach,heart,liver,kidney and serum of SD rats [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2021,16(6):174-180(in Chinese)
壬基酚在SD 大鼠内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁肝脏㊁肾脏和血清的分布与消除
张钰婕1，颜婷2，杨警1，俞捷1，杨雪峰3，张建玲1，蒋智钢1,#，许洁1,*
1.遵义医科大学公共卫生学院，遵义563000
2.贵州省毕节市织金县疾病预防控制中心，毕节551700
艾盒3.遵义医科大学附属第二医院胃肠外科，遵义563000收稿日期:2020-12-07㊀㊀录用日期:2021-04-10
摘要：研究壬基酚经消化道摄入后在SD 大鼠的内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁肝脏㊁肾脏和血清中的分布与消除情况㊂取39只SD 雄性大鼠随机分为13组(每组3只)，除对照组(一次性给予同等剂量玉米油)外其余各组一次性灌胃400mg ㊃kg -1的壬基酚，在灌胃后的0.25㊁0.5㊁1㊁2㊁4㊁8㊁12㊁24㊁48㊁72㊁96和120h 腹腔注射钠麻醉处死大鼠，取其内分泌腺(胸腺㊁甲状腺和肾上腺)㊁胃㊁肝脏㊁肾脏㊁心脏和血清，使用高效液相谱法检测壬基酚的含量，并计算代谢动力学相关参数㊂代谢动力学参数包括二室模型分布相半衰期(t 1/2α)㊁曲线下面积(AUC)㊁自中央室向外周室转运速率常数(K 12) ㊁自外周室向中央室转运速率常数(K 21)㊁平均驻留时间(MRT 0~t )㊁二室模型清除相半衰期(t 1/2β)㊁中央室总体清除率(CL/F)㊁自中央室消除速率常数(K 10)㊁吸收相半衰期(t 1/2K a )㊂壬基酚在大鼠各器官组织内的代谢除肝脏外均为二室模型㊂在内分泌腺中，胸腺内峰浓度最大,c max =4.927mg ㊃L -1，曲线下面积最大,AUC 0~ɕ=766.163mg ㊃L -1㊃h ㊁平均驻留时间最长,MRT 0~t =53.901h ；肾上腺组织中壬基酚二室模型清除相半衰期最长,t 1/2β=1306826.882h ；甲状腺组织中壬基酚的t 1/2K a =1.375h ㊁K 12=0.275h -1㊁K 21=0.165h -1㊁MRT 0~t =50.705h ；在实质性器官中，胃组织中壬基酚的达峰时间最早,T max =2h ，峰浓度最高,c max =41.4mg ㊃L -1，曲线下面积最大,AUC 0~ɕ=364.319mg ㊃L -1㊃h ；心脏组织中壬基酚的T 1/2K a =2.013h ,CL/F =7.228L ㊃kg -1㊃h -1；肝脏组织中壬基酚的K 10=0.21h -1；肾脏组织中各代谢动力学参数数值与肝脏相似；血清中的各项代谢动力学参数数值均处于中等水平㊂壬基酚主要分布在胸腺组织和胃组织中，在胃组织中驻留时间短易被吸收，在胸腺组织中驻留时间长且浓度高㊂壬基酚在肝脏和肾脏中清除率高㊂关键词：壬基酚;SD 大鼠；内分泌腺；内脏；分布与消除
文章编号:1673-5897(2021)6-174-07㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:A
Distribution and Elimination of Nonylphenol in Endocrine Glands ,Stom-ach ,Heart ,Liver ,Kidney and Serum of SD Rats
Zhang Yujie 1,Yan Ting 2,Yang Jing 1,Yu Jie 1,Yang Xuefeng 3,Zhang Jianling 1,Jiang Zhigang 1,#,Xu Jie 1,*
1.School of Public Health,Zunyi Medical University,Zunyi 563000,China
2.Zhijin County Center for Disease Control and Prevention,Bijie City,Guizhou Province,Bijie 551700,China
第6期张钰婕等：壬基酚在SD 大鼠内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁肝脏㊁肾脏和血清的分布与消除175
㊀3.Department of Gastrointestinal Surgery,the Second Affiliated Hospital of Zunyi Medical University,Zunyi 563000,China
Received 7December 2020㊀㊀accepted 10April 2021
Abstract :To study the distribution and elimination of nonylphenol (NP)in the endocrine glands,stomach,heart,liver,kidney and serum of SD rats which are exposed to NP by gavage.Thirty -nine SD male rats were randomly divided into 13groups (n =3per group).The rats were gavaged with NP in corn oil at dose level of 400mg ㊃kg -1or corn oil alone (vehicle control,C)once.At 0.25,0.5,1,2,4,8,12,24,48,72,96and 120h after the last gavage,rats from all treatment groups were e
uthanized under deep anesthesia by intraperitioneal injection of pentobarbital sodium,respectively.NP concentrations in endocrine glands (i.e.,thymus,thyroid,adrenal glands),stomach,liver,kidney,heart and serum were detected using the high performance liquid chromatography (HPLC)technique.Metabolokinetic parameters,including the half -life of distribution of two -compartment model (t 1/2α),the half -life of elimination of two -compartment model (t 1/2β),area under curve (AUC),distribution rate constant from central compartment to peripheral compartment (K 12),distribution rate constant from peripheral compart -ment to central compartment (K 21),mean residence time (MRT 0~t ),apparent clearance (CL/F)and elimination rate constant from the central compartment (K 10),absorption half -life (t 1/2K a )were assessed.The metabolism of NP in all organs and tissues of rats was corresponding to a two -compartment model rather than liver.In the endo -crine glands,the maximum peak concentration (c max )for NP in thymus was 4.927mg ㊃L -1.The biggest
(AUC 0~ɕ)was 766.163mg ㊃L -1㊃h,and the longest MRT 0~t was 53.901h.t 1/2βfor NP in adrenal gland was 1306826.882h,which was longest.t 1/2K a ,K 12,K 21and MRT 0~t for NP in thyroid were 1.375h,0.275h -1,0.165h -1and 50.705h,respectively.The peak time (T max ),c max and the biggest (AUC 0~ɕ)for NP in stomach were 2h,41.4mg ㊃L -1,364.319mg ㊃L -1㊃h,respectively.t 1/2K a and
CL/F for NP in heart were 2.013h and 7.228L ㊃kg -1㊃h -1.K 10for NP in liver was 0.21h -1.The values of metabolokinetic parameters for NP in kidney
was similar to those of the liver.The values of metabolokinetic parameters for NP in serum was at an intermedi -ate level.NP is mainly distributed in the thymus and stomach.NP is absorbed easily in stomach with short resi -dence time,while NP concentration is high in thymus with long residence time.NP could be eliminated in the liver and kidney with high clearance.
Keywords :nonylphenol;SD rats;endocrine glands;internal organs;distribution and elimination ㊀㊀壬基酚(nonylphenol,NP)是壬基酚乙氧基酸的降解物，经口暴露是NP 的主要暴露途径[1]，进入人体后能模拟天然雌激素的作用，干扰正常的内分泌功能，还有致癌㊁致畸和致突变的作用㊂NP 具有脂溶性，能够在脂肪组织中蓄积㊂它被广泛用于制造奶瓶㊁罐头盒子及食品包装袋等的内壁涂层和塑料制品，这些化合物具有较高的亲脂性，极易通过食品尤其是脂肪含量高的食品进行迁移，直接影响人体健康[2]㊂因此研究NP 经消化道摄入后的分布与清除具有重要意义㊂目前已有关于NP 清除与分布的研究,Geens 等[3]研究发现,NP 在人肝脏中浓度最高，其次是脑和脂肪组织㊂有文献表明,NP 在大西洋鲑鱼体内主要排泄途径是胆汁[4]㊂曹向可等[5]的结果显示，雌性大鼠经消化道摄入NP 后，在各组织中NP 含量为卵巢>子宫>肝>肾>血清㊂Green 等[6]
研究发现，经口摄入的NP 高达80%被迅速吸收，经肝脏代谢，大多数排泄物在胆汁,24h 排泄基本完成㊂还有研究发现,SD 大鼠经消化道摄入NP 后,NP 主要分布于实质性器官中，经肝脏清除，食物可以减缓NP 的代谢[7]㊂但是这些研究普遍存在灌胃剂量低㊁观察时间短的问题㊂经查阅文献和体表面积计算得到NP 对大鼠灌胃的半数致死剂量(LD 50)约为1445mg ㊃kg -1[8]，本课题组前期对大鼠体内NP 的研究表明,NP 染毒剂量相对较低时也具有生物蓄积性[9]㊂在上述研究的基础上综合考虑，本研究加大NP 染毒剂量，约取LD 50的3/10(400mg ㊃kg -1)作为此次实验的染毒剂量，并延长观察时间至120h ，希望能更加全面准确地了解NP 在机体内的代谢特征，为进一步研究NP 对机体造成的影响以及如何降低NP 对机体的影响提供数据依据㊂
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㊀生态毒理学报第16卷
1㊀材料与方法(Materials and methods)
1.1㊀材料
液相谱仪(Agilent公司,Agilent1100)，谱柱
EclipseXD8-C
18
(150mmˑ460mm,5μm)，电子天平(上海精科天平仪器厂,FA2204C)，数显恒温水浴锅(天津泰斯特,DK-98-Ⅱ)，离心机(上海安亭,TDL-S)，旋涡混合器(海门其林贝尔,QL-901)，手持式匀浆机(杭州雷琪实验器材有限公司,FLUKO,F10)，制冰机(雪科,IMS-30)，正己烷和乙醚(分析纯，天津科密欧)，乙腈(谱纯,Dikma Technologies公司)，冰乙酸(谱纯，天津科密欧),NP标准品(Fluka)，纯净水(怡宝),NP灌胃试剂(西亚)，玉米油(金龙鱼)㊂1.2㊀实验动物
清洁级成年雄性SD大鼠39只，体质量180~ 240g，饲养条件为室温22ħ，随机分为13组，每组3只，自由饮水进食，适应性喂养1周，实验前12h 禁食，只给予饮水㊂
1.3㊀谱条件
流动相为乙腈与0.1%冰乙酸(V(乙腈)ʒV(0.1%冰乙酸)=85ʒ15)，进样量10⋈L，柱温40ħ，流速1.0 mL㊃min-1,FLD检测器，激发波长275nm，发射波长312nm㊂
1.4㊀方法与步骤
将39只大鼠随机分为13个组，每组3只㊂除1组作为空白对照组外，其余各组进行一次性400mg ㊃kg-1NP灌胃(NP溶于玉米油，灌胃体积5mL㊃kg-1)，空白对照组按照同等灌胃体积对大鼠进行玉米油灌
胃㊂灌胃后0.25㊁0.5㊁1㊁2㊁4㊁8㊁12㊁24㊁48㊁72㊁92和120h分别腹腔注射麻醉处死大鼠并摘取其内分泌腺(甲状腺㊁胸腺和肾上腺)㊁胃㊁肝脏㊁肾脏和心脏组织及血清保存于-20ħ冰箱待用㊂
精确称取NP标准品，用乙腈溶解稀释成9㊁45㊁90㊁450㊁900㊁1800㊁3600和12000ng㊃mL-1，分别进样10⋈L，用液相谱仪测定峰面积，以峰面积(Y)对标准浓度(X)绘制标准曲线，得出回归方程㊂NP的提取:(1)分别取大鼠的内分泌腺(甲状腺㊁胸腺和肾上腺)㊁胃㊁肝脏㊁肾脏和心脏各0.5g和血清0.5mL㊂(2)将取好的组织0.5g置于玻璃离心管内，加入正己烷-乙醚提取剂(V(正己烷)ʒV(乙醚)=7ʒ3)4mL，用手持式匀浆机20000r㊃min-1匀浆10s, 4000r㊃min-1离心8min，取上清液于50ħ水浴蒸干，加0.5mL乙腈溶解后移至进样瓶上机检测㊂(3)将取好的血清0.5mL，置于玻璃离心管内，加入正己烷-乙醚提取剂(V(正己烷)ʒV(乙醚)=7ʒ3)4mL，置旋涡混合器混匀30s，静置15min，取上清液于50ħ水浴蒸干，加0.5mL乙腈溶解后移至进样瓶上机检测㊂
1.5㊀数据处理
数据用药代动力学计算软件DAS3.0进行处理㊂2㊀结果(Results)
2.1㊀NP在胸腺㊁甲状腺和肾上腺中的浓度
以峰面积(Y)对标准浓度(X)绘制标准曲线，得出Y=16.38X-55.936,R2=0.9999，标准曲线用于后续NP在各组织的浓度测定㊂如图1所示,NP在胸
腺中0h的浓度高于其他腺体,c
=2.006mg㊃L-1㊂摄入后2~4h吸收速率增大，在第4小时达到峰浓
度,c
max
=4.927mg㊃L-1，是初始浓度的2倍多㊂最低浓度为1.412mg㊃L-1,120h时浓度为1.803mg㊃L-1与初始浓度相差不大㊂甲状腺中NP浓度在2h达
到峰值，较胸腺达峰时间早,c
max
=3.580mg㊃L-1，甲状腺中NP吸收速度较胸腺快㊂在0h肾上腺中NP
浓度最低,c
=0.183mg㊃L-1㊂在8h达到峰浓度,
c
max
=3.451mg㊃L-1，达峰后浓度极速下降变为0.662 mg㊃L-1(12h)㊂
2.2㊀NP在胃㊁心脏㊁肝脏和肾脏中的浓度
如图2所示,NP在胃内的初始浓度为0.35mg㊃L-1，在2h达到峰浓度且峰浓度很大,c max=41.4mg ㊃L-1㊂在24h浓度降为2.88mg㊃L-1，在120h浓度降为0.53mg㊃L-1㊂呈现吸收较快,
达峰时间短的趋
图1㊀壬基酚(NP)暴露后SD大鼠胸腺㊁肾上腺和
甲状腺中NP含量-时间关系图
Fig.1㊀The content-time relationship diagram for
nonylphenol(NP)in SD rat thymus,
adrenal gland and thyroid after NP exposure
第6期张钰婕等：壬基酚在SD 大鼠内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁肝脏㊁肾脏和血清的分布与消除177
㊀势㊂心脏㊁肝脏和肾脏中的NP 浓度一直都较低，均在4h 达到峰浓度㊂c max (心)=2.45mg ㊃L -1,c max
(肝)=1.41mg ㊃L -1,c max (肾)=2.18mg ㊃L -1㊂在120h 胃㊁心脏㊁肝脏和肾脏内NP 浓度趋近于0㊂
2.3㊀NP 在血清中的浓度
如图3所示，血清中NP 的初始浓度较低,c 0=
0.263mg ㊃L -1，在2h 达到峰浓度,c max =1.931mg ㊃L -1㊂2~4h 内浓度直线下降，到4h 浓度下降为
1.061mg ㊃L -1，之后浓度变化为平缓曲线㊂在120h 时浓度变为0.263mg ㊃L -1与初始浓度相等㊂
2.4㊀NP 的代谢动力学
采用药代动力学软件DAS3.0处理数据，得出
NP 在内分泌腺㊁胃㊁心脏㊁
肝脏和肾脏中的代谢动力
图2㊀NP 暴露后SD 大鼠胃㊁心㊁肝和肾脏中
NP 含量-时间关系图
Fig.2㊀The content -time relationship diagram for NP in SD
rat stomach,heart,liver,kidney after NP
exposure
图3㊀NP 暴露后SD 大鼠血清中NP 含量-时间关系图Fig.3㊀The content -time relationship diagram for NP in
SD rat serum after NP exposure
学参数㊂NP 在各器官中的代谢模型除肝脏符合一室模型外，其余均符合二室模型㊂NP 在大鼠除肝脏外的各组织内消除相半衰期(t 1/2β)均为分布相半衰期(t 1/2α)的10倍以上㊂除心脏外，自中央室向外周室转运速率常数(K 12)均大于自外周室向中央室转运速率常数(K 21)(表1和表2)㊂
2.4.1㊀NP 在内分泌腺及血清中代谢动力学NP 在肾上腺组织中t 1/2β=1306826.882h ，达峰
时间(t max )=8h ；在胸腺内的曲线下面积(AUC 0~t )=
251.534mg ㊃L -1㊃h 最大㊁平均驻留时间(MRT 0~t )=53.901h 最长㊁中央室总体清除率(CL/F)=0.522L ㊃kg -1㊃h -1最小；在甲状腺内的中央室表观分布容积
(V/F)=66.867L ㊃kg -1最小㊁达峰时间为2h ㊁K 12=
0.275h -1㊁K 21=0.165h -1㊁MRT 0~t =50.705h ；与内分泌腺相比，血清中吸收相半衰期(t 1/2K a )=0.684h ㊁t 1/2α=0.83h ㊁t 1/2β=54.062h ㊁AUC 0~t =68.646mg ㊃L -1㊃h ㊁
MRT 0~t =41.148h ，均最小(表1)㊂
2.4.2㊀NP 在实质性器官中代谢动力学
NP 在胃内的AUC 0~ɕ=364.319mg ㊃L -1㊃h 最
大,MRT 0~t =24.822h 却是最小的；在心脏中,NP 的t 1/2K a =2.013h 最长，中央室总体清除率(CL/F)=
7.228L ㊃kg -1㊃h -1最高，这可能与心脏血流丰富㊁蓄积的NP 较多以及心脏是泵血器官易将物质向外周扩散有关㊂在肝脏内,NP 自中央室消除速率常数(K 10)=0.21h -1较大,K 10越大消除越快，即NP 在肝
脏中消除快㊂NP 在肾脏中的各项代谢动力学参数数值均接近于肝脏㊂与实质性器官相比，血清中MRT 0~t =41.148h 是最长的(表2)㊂3㊀讨论(Discussion )
NP 是一种类似于雌激素的环境内分泌干扰物，污染严重且使用广泛㊂研究NP 在各组织中的代谢特征，有助于发现NP 含量与各组织相关疾病的关系㊂有文献称，血清NP 浓度在结直肠癌组显著高于对照组[9]㊂据报导，与健康女童样本相比，性早熟女童样本血清中的双酚A(BPA)和4-NP 含量明显偏高[10]㊂还有研究发现，肝脏㊁肾脏㊁脾脏㊁心脏和脑部
疾病风险增加与NP 暴露有关[11]㊂
本研究表明，除心脏外K 12均大于K 21，说明NP
易于从中央室向外周室分布㊂赵猛等[12]研究得出
K 21>K 12,NP 主要分布在血流丰富的组织㊁器官，这
与本研究的结论相反，有待进一步验证㊂NP 在各组织中的消除相半衰期均较长，认为NP 是一种难被
178
押花材料㊀生态毒理学报第16卷
清除的环境内分泌干扰物㊂曲线下面积在胃和胸腺
内较大，说明NP在胃和胸腺吸收量较大㊂然而NP
在胃内的平均驻留时间最短，表明NP与胃的亲和
力较低㊂NP在肾上腺中的消除相半衰期很长，即消
除速度较慢㊂这可能提示该物质与组织的亲和度很
高，可以长期甚至终身驻留于体内，而难于在机体正
常代谢情况下排出体外㊂肝脏和肾脏中NP的各项
代谢动力学参数数值相近且NP消除较快，推测肝
脏和肾脏是NP的代谢器官㊂有研究称,NP在肝脏
内的代谢是以葡萄糖醛酸化合物的形式完成[13]㊂在以往的研究中发现,NP在肝脏和肾脏内含量，常常
是肾脏大于肝脏[14]或肝脏大于肾脏[5]㊂而在本次实验中含量相近，这可能与一次性灌胃的剂量有关㊂实验发现，血清中的各项代谢动力学参数数值在所测组织中既不是最高也不是最低，这可能NP与血清亲和程度中等有关㊂总之,NP在胃内分布量大，驻留时间短；在内分泌腺内分布量大，驻留时间长㊂
本研究通过对39只大鼠一次性灌胃400mg㊃kg-1的NP，得到NP在大鼠体内分布与清除的相关数据并总结其代谢特征㊂但本研究只选用了1个浓度的NP进行一次性灌胃，今后可进行不同浓度梯度的NP一次性灌胃或长期灌胃，并研究它们的分布与清除，以期更加了解NP的代谢规律㊂
表1㊀SD大鼠胸腺㊁肾上腺㊁甲状腺及血清中NP代谢动力学参数
Table1㊀Metabolic kinetic parameters of NP in SD rat thymus,adrenal gland,thyroid and serum
参数Parameter
组织
Organization
胸腺微服务开发
Thymus
肾上腺
Adrenal gland
甲状腺
Thyroid
血清
Serum 二室
Two-compartment modelpstang
二室
Two-compartment model
二室
Two-compartment model
二室
Two-compartment model
t
1/2α
/
h 3.241 3.925 1.5420.830
t
1/2β
/h411.0951306826.882112.02754.062 V/F/(L㊃kg-1)68.86575.92366.867104.943
CL/F/(L㊃kg-1㊃h-1)0.522 2.429 1.023 4.890 AUC0~t/(mg㊃L-1㊃h)251.53484.860189.83568.646
AUC0~
ɕ
/(mg㊃L-1㊃h)766.163164.689391.14781.804
K
铲雪机10
/h-10.0080.0320.0150.047
K
12
/h-10.1280.1280.2750.557
K
21
/h-10.0800.0160.1650.244
t
1/2K a
/h 2.449 3.178 1.2750.684 MRT0~t/h53.90152.30350.70541.148
MRT0~
ɕ
/
h290.566136.503187.96262.438
T
max
/h4822
c
max
/(mg㊃L-1) 4.927 3.451 3.580 1.931
注:0~t表示从灌胃开始到实际测量所覆盖的时间，即0~120h;t1/2α为二室模型分布相半衰期;t1/2β为二室模型消除相半衰期;V/F为中央室表观分布容积;CL/F为中央室总体清除率;AUC为曲线下面积;K10为自中央室消除速率常数;K12为自中央室向外周室转运速率常数;K21为自外周室向中央室转运速率常数;t1/2K a为吸收相半衰期;MRT为平均驻留时间;T max为达峰时间;c max为峰值浓度㊂
Note:0~t means the time from the start of gavage to the actual ,0~120h;t1/2αrepres
ents two-compartment model distribution half-life;t1/2βrepresents two-compartment model elimination half-life;V/F represents apparent distribution volume;CL/F represents apparent clearance;AUC represents area under the curve;K10represents elimination rate constant from the central compartment;K12represents distribution rate constant from cen-tral compartment to peripheral compartment;K21represents distribution rate constant from peripheral compartment to central compartment;t1/2K a repre-sents absorption half-life;MRT represents mean residence time;T max represents peak time;c max represents peak concentration.
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