以口服生物利用度为基准优化测定PBDE的口服生物有效性的胃肠模拟技术及其应用研究

For human exposure, fish and house dust are the main sources of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), a type of priority-controlled persistent organic pollutants. Oral bioaccessibility of a contaminant is a key parameter for human exposure assessment. It can be measured via in vitro methods simulating human gastrointestinal tract. However, the methods are based on the equilibrium distribution model, which is inconsistent with the realistic situation in human. In addition, currently there are no methods that are accepted as standard ones. The present project aims: (1) to optimize an in vitro method simulating gastrointestinal tract on the basis of the non-equilibrium model using Tenax to simulate absorption and the oral bioavailability of PBDEs obtained using animals; (2) to investigate the release and absorption of PBDEs in human gastrointestional tract and the mechanism of the transport of PBDEs in cells using the Caco-2 cell monolayer model; (3) to validate the optimized in vitro method using the combined samples of food/fish or food/house dust, and to investigate the influence of the main nutrition contents in food on the bioaccessibility and bioavailability of PBDEs and the associated mechanism. The project will systematically study the bioaccessibility of PBDEs using a multi-disciplinary approach, including science of environment, food and biology. We expect that the results will reveal the digestion and absorption mechanism of PBDEs in human gastrointestinal tract, and provide an important theoretical basis for lessening or decreasing human exposure to PBDEs. The optimized method can be used as an important reference for developing a standard in vitro method to measure the bioaccessibility of PBDEs, and may be applied to investigation of bioaccessibility of other persistent organic pollutants.

鱼和室内灰尘是优控持久性有机污染物多溴联苯醚人体口服摄入的主要源。口服生物有效性是污染物人体暴露评估中的关键因子，可模拟人体胃肠消化过程测定。目前的方法基于平衡分配原理，不符合人体实际情况，且缺乏统一的技术标准。项目采用动物活体和胃肠模拟联合实验，以动物口服生物利用度为基准，引入Tenax用非平衡模式优化目前的胃肠模拟技术；利用Caco-2细胞模型研究多溴联苯醚在人体胃肠中消化吸收及机制；最后用食品与鱼或灰尘混合样品验证优化后的方法，并深入研究食品主要营养成分对多溴联苯醚生物有效性和生物利用度的影响与机制。项目结合环境科学、食品科学和生物学，充分发挥学科交叉优势，系统地开展多溴联苯醚的生物有效性研究。其结果可使人们深入了解多溴联苯醚在人体胃肠系统的消化吸收机制，为缓解和降低多溴联苯醚的人体暴露提供理论依据。研究可为胃肠模拟技术的标准化提供参考，也可为其它持久性有机污染物的相关研究提供参考。

鱼和灰尘是多溴联苯醚（PBDEs）人体暴露的主要源，经口摄入是其主要暴露途径。生物利用度是污染物人体暴露评估中的关键因子，由于其测定困难，可模拟人体胃肠消化过程测定生物有效性替代。然而缺乏统一的技术标准，胃肠模拟方法测定的生物有效性需要生物利用度的验证。项目拟采用动物和胃肠模拟联合实验，以生物利用度为基准验证目前的方法或引入Tenax优化它；利用Caco-2细胞模型研究PBDEs在胃肠中的吸收机制；最后用食品与鱼或灰尘混合样品验证优化后的方法，并深入研究食品主要营养成分对PBDEs生物有效性和生物利用度的影响与机制。项目采集了上海大学空调滤网灰尘和贵屿表层土壤，以及人工暴露获得高浓度鱼样作为主要材料进行生物有效性和生物利用度的研究。结果表明：（1）贵屿表层土壤中PBDEs浓度远远高于非点源区；而实验室空调灰尘中PBDEs浓度高于食堂餐厅。这些PBDEs的主要来源均是十溴工业品。（2）Tenax添加到消化液中这种非平衡模式测定的生物有效性远高于静态平衡条件下的结果。C57BL/6小鼠的生物利用度结果表明，采用我们早期利用响应面法优化的静态平衡条件下测定的生物有效性与动物实验结果一致，不需要进行Tenax的校正。（3）PBDEs在Caco-2细胞中的转运以被动扩散为主，转运过程符合伪一级动力学特征，跨细胞以及Transwell孔密度是PBDEs细胞转运的限速步；PBDEs在细胞中的转运过程可能有质子参与；高温有利于PBDEs的双向转运，说明该过程中存在能量依赖，存在主动转运的可能；阳离子转运蛋白（一种流入蛋白）和三种外排转运蛋白P-糖蛋白、多药耐药蛋白和乳腺癌多药耐药蛋白均可能参与了PBDEs的转运。（4）灰尘性质对PBDEs的生物有效性有重要影响，特别是有机质含量和灰尘颗粒的孔容积，灰尘中PBDEs的生物有效性(%) = 45.05-0.49×OM%+ 1.79×V孔容积。食品营养成分如脂肪对PBDEs的消化吸收有促进作用。项目充分发挥了学科交叉优势，系统地开展了PBDEs的生物有效性和生物利用度研究。该结果可使我们深入了解多溴联苯醚在人体胃肠系统的消化与吸收，为测定PBDEs生物有效性的胃肠模拟技术的标准化提供了参考。