ĐẠI 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 MỤC 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 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC CHẤT GÂY RỒI LOẠN NỘI TIẾT 1.1 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 lưỡng vào 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 phận khác 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 các chức 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 thể người và động vật sản sinh ra, được vận chuyển trong máu hay dịch não tủy đến 1 điều 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 động vật cái và chức năng của các cơ quan trong hệ sinh dục, quy định các đặc tính liên quan 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 vai trò rất quan trọng trong việc phân lập các mô của động vật, sự sinh trưởng của chúng, sự phát triển các chức năng sinh sản và điều hoà sự cân bằng bên trong cơ thể. Các hormon khác nhau tác động lên các cơ quan và các mô khác nhau trong cơ thể. 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 chuyển động trong các mạch máu để thực hiện các tác động được cơ thể đòi hỏi tại các cơ quanhc các mô của cơ thể. Một số hormon được dùng để kích hoạt và truyền tín hiệu trực tiếp hoặc gián tiếp tới DNA trong nhân, kích thích sự sinh ra các protein 2 đặc thù. Các hormon đó sau sẽ bị hoà tan và biến mất. Quá trình hoạt động đúng của chức năng hormon thật phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có một giải thích nào thật đầy đủ là tại thời điểm nào các hoá chất gây rối loạn nội tiết bị lọt vào cơ thể, có thể ảnh 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 và peptide (protein) tuỳ theo thành phần hoá học của chúng. Chúng được vận chuyển trong máu ở dạng tự do và được gắn với các chất mang là protein. Khi đến các cơ quan hoặc các mô thích hợp các hormon sẽ gắn kết với các cơ quan thụ cảm trong tế bào (trường hợp hormon steroid và amono acid-inductive) và các cơ quan nhận cảm trên bề mặt của tế bào (trường hợp hormon peptidehc hormon protein), được kích hoạt và tương tác với DNA. Hoạt động của hormon được kiểm soát ở một mức rất ổn định bằng cơ chế có phản hồi. Khi nồng độ của một hormon tăng đến một mức nhất định thì cơ chế phản hồi. + 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 giải phóng ra khi có yêu cầu. + Các hormon khi được giải phóng ra sẽ được chuyển qua đường máu vào cơ quan 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 với chúng và thực hiện chức năng kích hoạt. + Các hormon sau đó chuyển tín hiệu đến các nhiễm sắc thể DNA để tạo ra các 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 trên đây 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 rối loạn nội tiết. Phần lớn các chất đó đều được nhận định là có chức năng rối loạn các nội tiết tố qua việc gắn kết với các cơ quan thụ cảm (được nói đến tại bước 4 trên). 3 Ngoài các chất này, dioxin và các hợp chất thiếc hữu cơ cũng được coi là các hoá chất ngăn cản quá trình 5. Các styren được coi là các hoá chất làm cản trở sự tổng hợp hormon trong tuyến yên và gây rối loạn cơ chế phản hồi. Như vậy chúng ngăn cản 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 loạn nội tiết – EDCs là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, khi xâm nhập vào cơ thể sống có thể tác động đến các tuyến nội tiết và hocmon hoặc đến những nơi hocmon hoạt động - các cơ quan nhận cảm, làm rối loạn hoạt động của chúng. Một số chất EDCs xuất hiện trong môi trường và đã được con người biết đến như 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, sóng thần, với các hợp chất thuộc nhóm STEROIDS ( 17β oestradiol (hocmon buồng trứng); Oestron (hocmon động dục),…Quá trình vận chuyển EDCs trong tự nhiên được thể hiện qua hình sau: 4 Hình 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 công nghiệp hóa học, từ những chất sử dụng rất phổ biến trong đời sống hằng ngày: dược phẩm (steroid), các sản phẩm chăm sóc cá nhân - kem chống nắng, nước hoa, mỹ phẩm… (Parabens), các sản phẩm tẩy rữa - xà phòng, nước rữa toilet, nước lau kiếng, dầu gội…(alkyl phenols, ethoxylates, nonylphenol,…), các phụ phẩm trong sản phẩm nhựa (Bisphenol A, Phthalate, Monobutyltin, Dibutyltin…) đến các sản phẩm hóa học chuyên biệt: thuốc trừ sâu, trừ cỏ, các hợp chất cơ kim (dùng trong sơn tàu, bảo quản gỗ…), các hợp chất vòng sử dụng trong công nghiệp Polychlorinated Biphenyls (PCBs)-(dùng trong dầu máy), Polybrominated Flame Retardants (PBDEs) (chất chống cháy),…. hoặc trong quá trình thiêu hủy các chất dẻo. Phân loại dưới đây của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Anh (2000) và Miller and Sharpe (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. 5 Các chất EDCs Nguồn hoặc đường di chuyển 1. Tự nhiên Nhóm STEROIDS - 17β oestradiol (hocmon buồng trứng) - Oestron (hocmon động dục) Nước thải, nước mặt chảy tràn từ các diện tích canh tác nông nghiệp 2. Tổng hợp a. Nhóm STEROIDS - Ethinyl oestradiol (chất tránh thụ thai, contraceptives) Nước thải b. Nhóm ALKYLPHENOLS - Nonylphenol - Nonylphenol-ethoxylat - Octylphenol - Octylphenol-ethoxylat Các chất có hoạt tính bề mặt – một số loại chất tẩy, bột giặt, chất dẻo. Có thể xâm nhập vào môi trường qua hệ thống nước thải. 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 trong canh tác ngô. Có thể khuếch tán vào hệ thống nước ngầm. Nhiều nước phát triển đã cấm sử dụng cả hai loại thuốc này trong các hoạt động phi nông nghiệp. d. Nhóm phosphat hữu cơ (ORGANOPHOSPHAT) - Dichlorvos - Dimethoat - Demeton-S-methyl Các hóa phẩm dùng trong sinh hoạt gia đình, các loại thuốc trừ sâu, v.v. có thể xâm nhập vào môi trường dưới hình thức khuếch tán vào nước ngầm, nhất là nước chảy từ các diện tích sản xuất nông nghiệp, phun thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp, di chuyển trong khí quyển v.v. e. Nhóm các dung môi hữu cơ (ORGANIC SOLVENTS) - Trichloroethylen - Perchloroethylene - Benzene Dùng trong giặt tẩy, giặt khô, lót ống nước, sơn vẽ, sơn sửa nhà cửa, công nghiệp điện tử v.v. 6 Các chất EDCs Nguồn hoặc đường di chuyển h. Nhóm chlor hữu cơ (ORGANOCHLORINES) - Endosulfan - Trifluralin - Permethrin - Lindan - DDT, aldrin, dieldrin - Các hóa phẩm dùng trong sinh hoạt gia đình, các loại thuốc trừ sâu v.v. Có thể xâm nhập vào môi trường dưới hình thức khuếch tán vào nước ngầm, nhất là nước chảy từ các diện tích sản xuất nông nghiệp, phun thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp, di chuyển trong khí quyển v.v. - 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 tụ trong hàng hóa nhập khẩu. Ở các nước phát triển nguồn chủ yếu là những khu vực trước kia từng bị ô nhiễm. f. Nhóm các hợp chất khác - Polychlorinat biphenyl (PCBs) - Tributyltin - Dioxin và furan - Thiêu đốt rác thải, nhất là các loại biến thế điện bị thải. Cũng là sản phẩm phụ của một số hoạt động công nghiệp. - 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 công nghiệp chế/luyện kim, thiêu đốt rác thải, nhất là rác thải y tế. [Nguồn: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Anh (2000) và Miller and Sharpe (1998)] 7 3 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 là các 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 hợp hormon+receptor thông qua các yếu tố đáp ứng trên DNA (hormone response element) dẫn đến quá trình sao mã, giải mã của các gene đích và biểu hiện ở sự duy trì, phát triển và thực hiện chức năng của các cơ quan. Thật không may, những thụ quan 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" này sau khi vào cơ thể người và động vật, theo máu đến kết hợp được với các cơ quan thụ cảm của hormon sẽ dẫn đến các trường hợp sau:  Bắt chước hoạt động của các hormone trong cơ thể như: estrogens hay androgens 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 receptor levels)  Gây nhiễu các hệ thống xác định thông tin (interfering in other Signaling systems) có mối liên hệ gián tiếp với hệ thống nội tiết như: hệ thống thần kinh hay miễn dịch. 8 [...]... của trẻ sơ sinh nam 5 BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU EDCs TRONG NƯỚC THẢI Để loại trừ EDCs trong nước thải người ta thường dùng phối hợp các biện pháp hóa học, hóa lý cũng như sinh học Việc sử dụng công nghệ xử lý nào còn tùy 16 thuộc vào loại EDCs, thành phần của nước thải, chi phí hóa chất, chi phí vận hành, bảo dưỡng và xử lý các chất thải thứ cấp phát sinh 5.1 Biện pháp hành chính và nâng cao ý thức cộng...Như vậy, có thể nói các hợp chất này “đánh lừa” hệ thống nội tiết và các cơ quan khác của cơ thể xem nó như một hormone, từ đó tương tác gây ra các biến đổi không thể phục hồi trong cơ thể sinh vật Khi một hormon steroid được tổng hợp trong tuyến nội tiết và đi đến cơ quan nội tạng đích, nó sẽ gắn với cơ quan thụ cảm và tạo ra DNA tổng hợp thành một protein đặc thù Loại hormon này xác định loại cơ quan... kết Hoá chất gây rối loạn nội tiết gắn kết với một cơ quan thụ cảm và dẫn đến gen sẽ thu nhận 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 con cái 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... 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 so với 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 chất dẻo, dung môi hữu cơ, thuốc trừ sâu và các loại hóa chất độc hại khác có nguy cơ bị ung thư cao Các thức ăn như sữa hoặc protein động vật có. .. EDCs tổng hợp trong môi trường 11  Đã có nhiều bằng chứng về mối liên quan giữa các hợp chất gây động dục trong môi trường với các bệnh ung thư phụ thuộc hocmon Theo Báo cáo của Hội Hoàng gia Anh năm 2000, một trong số các hình thức nhiễm độc của con người đối với các chất gây động dục tự nhiên trong nửa thế kỷ qua ở Anh là mức tiêu thụ gia tăng các sản phẩm sữa bò kết hợp với những thay đổi trong thực... 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 sinh sản, tăng trưởng và phát triển của một số loài động vật hoang dã EDCs có khả năng gây ra những tác hại như:  Suy giảm khả năng sinh sản, gia tăng các bệnh về đường sinh sản, dậy thì sớm ở các cá thể cái;  Giảm số lượng sinh các cá thể... lại và chi phí đầu tư ban đầu thường lớn b Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion có thể sử dụng để “tách” EDC ra khỏi dòng thải, với chất hấp phụ chủ yếu ở đây là than hoạt tính Để tăng hiệu quả của quá trình xử lý và giảm chi phí thường kết hợp thêm phương pháp keo tụ (Polimer), hoặc phân hủy sinh học c Phương pháp oxi hóa 17 Các quá trình oxid hóa nâng cao (AOPs -Các. .. thấy hợp chất cuối cùng AP hầu như không thể chuyển hóa sinh học tiếp tục Hình 5-6 Quá trình phân hủy sinh học Alkylphenol polyethoxylate Các phân tử bùn hoạt tính không chỉ hoạt động như chất hấp phụ các hormone mà còn đóng vai trò như màng động lực hoặc lớp cản các vi chất ô nhiễm Công nghệ màng sinh học là đại diện cho một sự kết hợp các cơ chế khác nhau để loại bỏ các EDCs Một mặt, các bông bùn có. .. càng suy giảm, và chỉ duy nhất ở khu vực này khiến người ta nghĩ đến vấn đề ô nhiễm môi trường và sự việc được sáng tỏ khi phân tích được một lượng chất EDCs cao đột biến trong nước hồ Apoka, 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 sấu cái (buồng trứng) và cá sấu đực (tinh hoàn) không bình thường, ... của các hoá chất gây sự sản sinh các protein chức năng bằngcách kích hoạt các gen qua tác động lên đường truyền tín hiệu trong tế bào mà không gắn trực tiếp với các cơ quan thụ cảm hormon Ví dụ dioxin không trực tiếp gắn với cơ quan thụ cảm estrogen hoặc với cơ quan nhận cạm androgen mà chúng gây ảnh hưởng lên chức năng estrogen một cách gián tiếp qua việc gắn với một protein trong tế bào và kích hoạt . 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. ngăn cản 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 loạn nội tiết – EDCs là những hợp chất có nguồn gốc. 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