耿利鳴，馬廣才，尉小旋，于海瀛

浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，金華 321004

鹵代有機污染物(halogenated organic contaminants, HOCs)常作為原材料、中間體和溶劑等廣泛應(yīng)用于有機合成中，在人類生產(chǎn)和生活中發(fā)揮了重要作用，例如四溴雙酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)和多溴聯(lián)苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)作為常用的溴代阻燃劑(brominated flame retardants, BFRs)，廣泛添加在電子產(chǎn)品和紡織品等日常用品中，也可以作為中間體合成其他復(fù)雜的阻燃劑[1-2]。該類化合物具有高毒性、高持久性、生物累積性、半揮發(fā)性和疏水性等性質(zhì)，在生產(chǎn)和使用過程中，通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境。近年來，HOCs的生態(tài)環(huán)境安全和健康效應(yīng)受到了很多關(guān)注[3]。體外(in vitro)和體內(nèi)(in vivo)實驗表明，許多HOCs具有內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，能夠干擾人和動物的雌激素、甲狀腺激素(thyroid hormones, THs)等內(nèi)源性激素的體內(nèi)平衡，引起健康問題[4-8]。特別是THs，作為生物體代謝、骨重塑、心臟功能和精神狀態(tài)的調(diào)節(jié)劑，參與多種生理過程，對于正常的機體和智力發(fā)育至關(guān)重要[9-10]。本文簡要介紹了HOCs影響THs功能的途徑，在此基礎(chǔ)上，重點綜述了HOCs對參與THs代謝的生物酶抑制效應(yīng)的研究，并討論了環(huán)境計算化學(xué)和預(yù)測毒理學(xué)方法在該領(lǐng)域的重要應(yīng)用，以期為HOCs干擾甲狀腺激素酶代謝活性的研究和發(fā)展方向提供參考。

1 甲狀腺激素及其干擾效應(yīng)(Thyroid hormones and their disrupting effects)

1.1 甲狀腺激素的結(jié)構(gòu)與功能

THs是由甲狀腺產(chǎn)生和釋放的內(nèi)源性激素，包括三碘甲狀腺原氨酸(triiodothyronine, T3)和甲狀腺氨酸(thyroxine, T4)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。血清中THs的水平受到下丘腦-垂體-甲狀腺軸(hypothalamus-pituitary-thyroid axis, HPT)反饋的調(diào)節(jié)，維持THs水平的相對穩(wěn)定。下丘腦釋放促甲狀激素釋放激素(thyroid releasing hormone, TRH)調(diào)節(jié)腺垂體促甲狀腺激素(thyroid-stimulating hormone, TSH)的分泌，TSH則調(diào)控甲狀腺細(xì)胞分泌甲狀腺激素T4和T3；當(dāng)血液中T4和T3濃度增高后，通過負(fù)反饋作用，抑制腺垂體TSH的合成和釋放，使TSH分泌減少，從而使THs分泌不至于過高；而當(dāng)T4和T3降低時，對腺垂體的負(fù)反饋作用減弱，TSH分泌增加，促使T4和T3分泌增多[11-13]。

圖1 甲狀腺激素T3和T4結(jié)構(gòu)式注：T3表示三碘甲狀腺原氨酸；T4表示甲狀腺氨酸。Fig. 1 Structures of thyroid hormones T3 and T4Note: T3 stands for triiodothyronine; T4 stands for thyroxine.

THs是基于酪氨酸的激素，主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)新陳代謝。THs進(jìn)入血液后，通過運甲狀腺素蛋白(transthyretin, TTR)、甲狀腺結(jié)合球蛋白(thyroxine-binding globulin, TBG)及白蛋白(albumin, ALB)等輔助轉(zhuǎn)運至外周靶組織，進(jìn)而發(fā)揮其生物學(xué)作用[11,14]。T4幾乎沒有生物活性，在脫碘酶(deiodinases, DIs)的催化作用下通過外環(huán)脫碘形成具有生物活性的T3[15]。T3與甲狀腺受體結(jié)合，進(jìn)而激活THs介導(dǎo)的生物信號，產(chǎn)生各種生理效應(yīng)。在肝臟中，THs可被磺基轉(zhuǎn)移酶(sulfotransferases, SULTs)代謝，增加THs水溶性，然后經(jīng)膽汁、尿液和皮膚等排出體外。

THs具有重要的生理功能[9-10,16-18]：可促進(jìn)生長發(fā)育，主要促進(jìn)骨骼、腦和生殖器官的生長發(fā)育，若沒有THs，垂體的生長激素也不能發(fā)揮作用；可調(diào)節(jié)長骨生長和神經(jīng)成熟；通過增加交感神經(jīng)活動增強身體對兒茶酚胺(如腎上腺素)的敏感性；提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性；調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的代謝，刺激維生素代謝等，提高機體的耗氧率，增加產(chǎn)熱效應(yīng)。THs幾乎作用于體內(nèi)的每一個細(xì)胞，對生物體所有細(xì)胞的發(fā)育和分化至關(guān)重要。因此，維持正常的THs水平對于機體健康至關(guān)重要。

1.2 鹵代有機污染物的甲狀腺激素干擾效應(yīng)

實驗研究表明，HOCs進(jìn)入生物體后，可能會通過以下3種途徑影響THs功能的正常發(fā)揮：

(1)干擾THs的合成[19-20]。HOCs通過干擾甲狀腺攝碘、甲狀腺過氧化物酶(thyroid peroxidase, TPO)和甲狀腺球蛋白(thyroglobulin, TG)等干擾THs合成，進(jìn)而影響THs水平。TPO是在THs合成中發(fā)揮重要作用的酶，可催化碘化酪氨酸殘基產(chǎn)生甲狀腺激素前體。TG可用來合成THs，一般情況下，TG的表達(dá)升高，THs水平相應(yīng)升高。THs水平也可通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用調(diào)控TG表達(dá)。

(2)干擾THs在血液中的轉(zhuǎn)運以及與受體結(jié)合的過程。由于與THs結(jié)構(gòu)上的相似性，HOCs及其羥基、甲氧基代謝物可競爭結(jié)合甲狀腺激素轉(zhuǎn)運蛋白，如TTR[21-24]和TBG[25]，進(jìn)而影響THs在血液中的正常輸送。同時，這些化合物也可以與甲狀腺激素受體，如TRα或TRβ相結(jié)合[26-27]，從而阻礙T3與TRs的正常結(jié)合。特別是羥基多溴聯(lián)苯醚(OH-PBDEs)，與甲狀腺激素轉(zhuǎn)運蛋白和甲狀腺激素受體的結(jié)合能力顯著高于其母體化合物，表現(xiàn)出更高的甲狀腺干擾效應(yīng)[28]。

(3)干擾THs的代謝過程。人體內(nèi)的THs穩(wěn)態(tài)同時受脫碘、葡萄糖醛酸化和硫酸化等過程的調(diào)節(jié)[4,29]。目前，逐漸有研究開始關(guān)注HOCs對參與THs代謝過程的酶以及酶催化效果的影響，發(fā)現(xiàn)很多HOCs可以抑制甲狀腺激素SULTs和DIs的活性[6,30-33]。針對具體的分子機制，也出現(xiàn)了一些代表性的工作。本文接下來將重點介紹HOCs對不同甲狀腺激素酶代謝抑制效應(yīng)的研究進(jìn)展。

2 鹵代有機污染物對甲狀腺激素酶代謝抑制效應(yīng)的研究進(jìn)展(Research progress in the inhibition of thyroid hormones metabolism by halogenated organic contaminants)

2.1 鹵代有機污染物對甲狀腺激素磺基轉(zhuǎn)移酶的抑制效應(yīng)

磺酸化過程是藥物和環(huán)境化學(xué)品以及內(nèi)源性化合物在生物體內(nèi)的主要結(jié)合反應(yīng)之一[32]。通常與磺酸鹽結(jié)合被認(rèn)為是天然的解毒機制，可增加各種內(nèi)源和外源親脂性化合物的水溶性并促進(jìn)其在膽汁和尿液中的排泄。THs可通過酚羥基與磺酸鹽結(jié)合而發(fā)生代謝，引發(fā)THs的不可逆降解[29]。SULTs是THs磺酸化代謝的關(guān)鍵酶類，存在于肝、腎上腺和腎等組織器官中，在多種生物過程中(如細(xì)胞通訊、生長、發(fā)育和防御)發(fā)揮著重要作用，可參與許多內(nèi)源性物質(zhì)和異生素如羥基類固醇、THs、膽汁酸和單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的II期代謝，催化其生物轉(zhuǎn)化[34-36]。磺酸化過程使用3’-磷酸腺苷-5’-磷?；撬?3’-phospate-5’-phosphosulfate, PAPS)為磺酸鹽供體，將磺基轉(zhuǎn)移到底物的—O、—N或—S等受體基團(tuán)，催化底物與磺酸鹽結(jié)合[37](圖2)。

圖2 SULTs催化THs磺酸化機制注：SULTs表示磺基轉(zhuǎn)移酶；THs表示甲狀腺激素；PAPS表示3’-磷酸腺苷-5’-磷酸磺酸鹽；PAP表示3’,5’-二磷酸腺苷；3,3’-T2表示3,3’-二碘甲腺原氨酸。Fig. 2 The mechanism of THs sulfonation catalyzed by SULTsNote: SULTs stands for sulfotransferases; THs stands for thyroid hormones; PAPS stands for 3’-phospate-5’-phosphosulfate; PAP stands for 3’,5’-bisphosphate; 3,3’-T2 stands for 3,3’-diiodothyronine.

基于氨基酸序列的同一性及其催化功能，磺基轉(zhuǎn)移酶可分為酚和羥基類固醇磺基轉(zhuǎn)移酶2個家族[38-41]。THs是酚磺基轉(zhuǎn)移酶的內(nèi)源性底物，該酶的晶體結(jié)構(gòu)最初由Sekura等[42]表征。已有研究證實幾種大鼠磺基轉(zhuǎn)移酶(rSULTs)和人類磺基轉(zhuǎn)移酶(hSULTs)可催化THs磺酸化[43-44]。Visser等[33]對大鼠及人肝細(xì)胞溶質(zhì)、重組rSULT1C1和hSULT1A1的碘甲腺原氨酸磺基轉(zhuǎn)移酶活性進(jìn)行了初步表征，發(fā)現(xiàn)上述酶催化不同THs磺酸化的順序為3,3’-二碘甲腺原氨酸(3,3’-diiodothyronine, 3,3’-T2) > T3 ≈ 3,3’,5’-三碘甲狀腺原氨酸(3,3’,5’-triiodothyronine, rT3) > T4，說明T3和T4的脫碘產(chǎn)物3,3’-T2是SULTs活性最強的底物。人體中已鑒定出8種可以催化THs磺酸化的SULTs同工酶，包括SULT1A1、SULT1A3、SULT1A5、SULT1B1、SULT1B2、SULT1C1、SULT1E1和SULT2A1[31, 33]，其中SULT1A1具有最廣泛的特異性，對PAPS和碘甲狀腺原氨酸的親和力最高[45-46]。

Butt和Stapleton[31]測定了OH-PBDEs等溴代阻燃劑和鹵代酚對人肝細(xì)胞質(zhì)SULTs催化轉(zhuǎn)化3,3’-T2的半數(shù)最大抑制濃度(half maximal inhibitory concentration, IC50)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，所研究的OH-PBDEs和鹵代酚化合物均對3,3’-T2的催化磺酸化表現(xiàn)出抑制效應(yīng)，其中2,4,6-三鹵代酚的抑制效應(yīng)最強，且IC50值處于nmol·L-1水平；鄰位(ortho)和對位(para)-OH取代的OH-PBDEs會增強對SULTs催化活性的抑制；Br取代數(shù)目越多的OH-PBDEs，分子的空間位阻越大，會降低其抑制作用；對于不同鹵素取代的化合物而言，2,4,6-三氟酚(2,4,6-trifluorophenol, 2,4,6-TFP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-trichlorophenol, 2,4,6-TCP)和2,4,6-三溴酚(2,4,6-tribromophenol, 2,4,6-TBP)顯示大致相等的抑制效應(yīng)，2,4,6-三碘酚(2,4,6-triiodophenol, 2,4,6-TIP)表現(xiàn)出較低的抑制效應(yīng)；鹵代雙酚A化合物相對抑制效應(yīng)順序為：3,3’,5,5’-四氯雙酚A(3,3’,5,5’-tetrachlorobisphenol A, TCBPA) ≈ TBBPA > 4,4’-(六氟異亞丙基)-雙酚(4,4’-(hexafluoroisopropylidene)-diphenol, BPA AF) > 3,3’,5,5’-四碘雙酚A(3,3’,5,5’-tetraiodobisphenol A, TIBPA)。此外，通過構(gòu)建OH-PBDEs化合物IC50值的定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系(QSAR)模型，發(fā)現(xiàn)IC50值與化合物羥基基團(tuán)的酸堿解離常數(shù)(pKa)存在正相關(guān)關(guān)系，pKa值越小的OH-PBDEs具有越強的干擾效應(yīng)，表明可電離化合物與SULTs的相互作用也可能具有形態(tài)依賴性。

Leonetti等[47]進(jìn)一步選取PBDEs、OH-PBDEs和2,4,6-TBP等溴代阻燃劑，研究其對人胎盤絨膜癌細(xì)胞(BeWo)中SULTs催化THs磺酸化活性的影響，發(fā)現(xiàn)2,4,6-TBP、3-OH BDE47和6-OH BDE47均顯示SULTs活性抑制，且2,4,6-TBP和3-OH BDE47的抑制效應(yīng)最強；質(zhì)譜法檢測得到了3-OH BDE47的磺酸化代謝物，證明3-OH BDE47可以作為底物與THs競爭結(jié)合SULTs并進(jìn)行磺酸化。para-OH取代的OH-PBDEs結(jié)構(gòu)上更類似于3,3’-T2，使得OH-PBDEs抑制活性增強。然而3-OH BDE47的暴露可檢測到其磺酸化產(chǎn)物的存在，表明3-OH BDE47能夠更好地進(jìn)入SULTs結(jié)合口袋，并且與活性位點相互作用，從而允許-OH的硫酸化。

以上2項研究結(jié)果均顯示，分子中-OH的存在對該類外源性化合物抑制SULTs催化3,3’-T2磺酸化起到重要作用，3-OH BDE47比6-OH BDE47更能有效抑制SULTs的活性。2項研究使用了不同組織來源和類型的SULTs，可能會有不同的SULTs表達(dá)水平，并且抑制作用的分子機制有待進(jìn)一步闡述。

除hSULTs外，某些rSULTs也可催化THs磺酸化。已有研究證實SULT1B1[48]和SULT1C1[49-50]可催化碘甲狀腺原氨酸磺酸化，且SULT1C1僅在雄性大鼠肝臟中表達(dá)，而SULT1B1的表達(dá)與性別無關(guān)，但尚未證實大鼠SULT1A1能否催化THs磺酸化[33]。Schuur等[6]以125I標(biāo)記的3,3’-T2為底物，以大鼠肝細(xì)胞溶質(zhì)作為SULTs的來源，研究多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)、二苯并對二惡英(dibenzo-p-dioins, PCDDs)和二苯并呋喃(dibenzofurans, PCDFs)及其羥基化代謝物對SULTs催化磺酸化活性的抑制作用，發(fā)現(xiàn)化合物抑制3,3’-T2磺酸化活性的最重要的結(jié)構(gòu)特征是分子中有羥基基團(tuán)；此外，鹵素取代模式對3,3’-T2磺基轉(zhuǎn)移酶的抑制也有影響，BPA衍生物只有被溴或氯取代時才抑制3,3’-T2的磺酸化。

Schuur等[51]使用大鼠肝細(xì)胞溶質(zhì)的體外實驗結(jié)果表明，OH-PCBs抑制SULTs活性的IC50值在nmol·L-1范圍內(nèi)；對位或間位羥基取代是該活性抑制的重要結(jié)構(gòu)要求；OH-PCBs對T2的磺基轉(zhuǎn)移酶抑制活性與T3相似，再次表明T2可以用作T3的模型，作為碘代甲腺原氨酸磺基轉(zhuǎn)移酶抑制劑表征的底物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：以雌性大鼠肝細(xì)胞溶質(zhì)為SULTs的來源，測得OH-PCBs的IC50值與使用雄性大鼠肝細(xì)胞溶質(zhì)、大鼠SULT1C1和人SULT1A1的IC50值相似[32]。

2.2 鹵代有機污染物對THs脫碘酶的抑制效應(yīng)

除磺基轉(zhuǎn)移酶外，DIs也對THs的代謝起到重要作用。THs通過DIs在外周組織中代謝。DIs是含有硒代半胱氨酸的蛋白質(zhì)，催化THs在體內(nèi)的脫碘代謝，是調(diào)節(jié)THs內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要因素[52]。T4脫碘形成rT3(內(nèi)環(huán)脫碘，inner ring deiodination, IRD)及T3(外環(huán)脫碘，outer ring deiodination, ORD)，T3和rT3可進(jìn)一步脫碘形成3,3’-T2[29,52](圖3)。目前，已鑒定出3種DIs(DI-1, DI-2和DI-3)具有外環(huán)和/或內(nèi)環(huán)脫碘活性，且在THs生物活性的組織特異性調(diào)節(jié)中起重要作用。另外，THs的酚羥基基團(tuán)可以與葡糖醛酸和磺酸鹽結(jié)合，并且磺酸鹽綴合物更容易脫碘，從而引發(fā)激素的不可逆降解。In vivo實驗已經(jīng)證實T4磺酸化將內(nèi)環(huán)脫碘水平提高約200倍，形成rT3磺酸鹽[53]。

Butt等[30]采用光譜測定法研究特定鹵素對DIs抑制的作用，選用氟、氯、溴和碘取代的2,4,6-三鹵代苯酚和BPA衍生物、BDE99及OH-PBDEs等進(jìn)行詳細(xì)分析。研究發(fā)現(xiàn)，所有的BPA衍生物對T3和3,3’-T2的形成都顯示出一定的抑制效應(yīng)，抑制強度為TBBPA>TCBPA>TIBPA>BPA AF，其中TBBPA

圖3 DIs(DI-1, DI-2和DI-3)催化THs區(qū)域選擇性脫碘注：DIs表示脫碘酶；rT3表示3,3’,5’-三碘甲狀腺原氨酸；ORD表示外環(huán)脫碘；IRD表示內(nèi)環(huán)脫碘；DI-1可催化ORD和IRD，DI-2僅催化ORD，DI-3僅催化IRD。Fig. 3 Regioselective deiodinations of thyroid hormones by three DIs (DI-1, DI-2, and DI-3)Note: DIs stands for deiodinases; rT3 stands for 3,3’,5’-triiodothyronine; ORD stands for outer ring deiodination; IRD stands for inner ring deiodination; DI-1 can catalyze the ORD and IRD; DI-2 only catalyzes the ORD; DI-3 only catalyzes the IRD.

是最有效的DIs抑制劑。對于2,4,6-三鹵苯酚而言，隨著鹵素分子量的增加，其抑制強度相應(yīng)增加，2,4,6-TIP > 2,4,6-TBP > 2,4,6-TCP > 2,4,6-TFP。研究還發(fā)現(xiàn)，與抑制磺基轉(zhuǎn)移酶活性相似，化合物分子中羥基基團(tuán)的存在也對DIs的抑制效應(yīng)具有重要作用。值得一提的是，5-OH BDE47和4’-OH BDE101未觀察到DIs抑制效應(yīng)，5’-OH BDE99不抑制rT3的形成，原因可能是這些化合物對DI-1的抑制機制與其他化合物不同，但具體的分子機制目前尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究。

Roberts等[54]在PBDEs及其羥基代謝產(chǎn)物對體外培養(yǎng)的人膠質(zhì)細(xì)胞DI-2活性的破壞研究中發(fā)現(xiàn)，其抑制活性為3-OH BDE47 > 5’-OH BDE99 > BDE99，而BDE47不能抑制DI-2的活性。Butt等[30]的研究顯示，5’-OH BDE99能夠同時抑制人肝微粒體中的DI-1和DI-2的活性，并且對DI-2的活性抑制能力更強，IC50值分別為400 nmol·L-1(DI-1)和(16.6 ± 1.1) μmol·L-1(DI-2)。

此外，Szabo等[55]研究了DE-71(商業(yè)化五溴二苯醚混合物)對雄性大鼠不同發(fā)育時間點THs代謝相關(guān)基因的影響。研究發(fā)現(xiàn)，暴露于DE-71的大鼠雄性幼仔DI-1活性降低：幼仔出生4 d后，DI-1活性降低60%；幼仔出生21 d后，DI-1活性降低70%。然而，該DE-71含有低水平的溴化二惡英和二苯并呋喃，需要進(jìn)一步研究確定暴露于純化的多溴二苯醚同源物的DI-1活性變化情況。

3 環(huán)境計算化學(xué)方法在甲狀腺激素酶代謝抑制作用研究中的應(yīng)用(Application of environmental computational chemistry methods in the study on the inhibition of thyroid hormones metabolism)

體內(nèi)(in vivo)或體外(in vitro)實驗是獲取化學(xué)物質(zhì)潛在干擾效應(yīng)的有效途徑。然而，考慮到使用人體組織所涉及的復(fù)雜性，且研究中存在眾多混合變量，而這些變量不易控制，對實驗結(jié)果有影響；另外，由于分子水平作用機理研究的必要性，計算化學(xué)方法正在發(fā)揮越來越重要的作用[56-57]。環(huán)境計算化學(xué)，使用計算化學(xué)方法結(jié)合計算機模擬技術(shù)，不依賴于儀器設(shè)備與化學(xué)試劑，基于一定的實驗，在分子水平上對體系進(jìn)行精細(xì)的理論研究，能深入了解有機污染物與受體之間的作用方式和結(jié)合過程等，具有實驗研究不可替代的優(yōu)勢，在生物酶催化有機物代謝、有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在污染物的毒性作用機理和環(huán)境行為的分子機制方面，通過環(huán)境計算化學(xué)方法，不僅可以揭示其在生物體內(nèi)與生物大分子的作用機制，也為深入解釋實驗現(xiàn)象提供幫助。目前，分子對接技術(shù)、量子化學(xué)計算等方法已經(jīng)廣泛用于模擬HOCs與TR[57-59]和TTR[21,60]的相互作用，為深入理解HOCs對THs抑制作用的機理做出了重要貢獻(xiàn)。近年來，研究人員逐漸使用環(huán)境計算化學(xué)方法在HOCs抑制SULTs與DIs催化活性的分子機制方面進(jìn)行了初步探索，取得了一定進(jìn)展。

Butt和Stapleton[31]采用分子對接技術(shù)研究了OH-PBDEs和SULT1A1之間的潛在相互作用，揭示了OH-PBDEs分子在SULT1A1活性中心的位置和取向以及氫鍵的形成。結(jié)果顯示，在酶活性位點處，3,3’-T2與SULT1A1殘基Lys 106和His 108的—OH形成氫鍵相互作用，且與PAPS輔因子相鄰，以利于接下來的磺酸化反應(yīng)。所有對位取代的OH-PBDEs會在相似位置與Lys 106和His 108形成氫鍵作用，表明由于結(jié)構(gòu)的相似性，OH-PBDEs可能會與3,3’-T2競爭結(jié)合SULT1A1。

多個研究顯示，HOCs羥基代謝產(chǎn)物中羥基基團(tuán)的存在對SULTs和DIs的代謝活性具有重要影響[6,30-31,47,54]。羥基基團(tuán)在生理(pH = 7.0～7.4)條件下會發(fā)生解離，且Yang等[60]采用量子力學(xué)耦合分子力學(xué)(quantum mechanical/molecular mechanical, QM/MM)方法研究羥基解離對酚類化合物與人運甲狀腺素蛋白(hTTR)的結(jié)合作用的影響時發(fā)現(xiàn)，陰離子酚類化合物與hTTR的結(jié)合強于它們的中性形式，說明分子解離對甲狀腺激素干擾效應(yīng)具有重要影響，實驗時分子解離效應(yīng)不應(yīng)被忽略。

近期，我們課題組使用了17個具有較低Br原子數(shù)取代的OH-PBDEs，首次進(jìn)行了系統(tǒng)的計算模擬，揭示了OH-PBDEs與hSULT1A1可能的結(jié)合模式和抑制機理。分子對接結(jié)果表明，大多數(shù)OH-PBDEs會與SULT1A1的2個殘基Lys 106和His 108形成氫鍵，并且中性O(shè)H-PBDEs與其陰離子對應(yīng)物顯示出相似的結(jié)合能。進(jìn)一步使用QM/MM方法模擬了OH-PBDEs與SULT1A1的相互作用，基于計算結(jié)果首次提出了包括質(zhì)子轉(zhuǎn)移和磺酸化2個步驟的SULT1A1代謝OH-PBDEs的分子機制，特別是含有3個和少于3個Br原子的OH-PBDEs可以作為SULT1A1的底物被酶催化形成磺酸化產(chǎn)物，其他OH-PBDEs可能僅與SULT1A1形成三元死結(jié)復(fù)合物從而抑制酶活性。此外，計算結(jié)果揭示了SULT1A1抑制的重要結(jié)構(gòu)需求，不同—OH取代位置的OH-PBDE的抑制活性順序為ortho-OH BDE > meta-OH BDE > para-OH BDE。同時，OH-PBDEs中Br原子的空間位阻效應(yīng)也會影響磺酸化反應(yīng)過程，Br個數(shù)越多，越不利于磺酸化反應(yīng)。

Marsan和Bayse[61]使用密度泛函理論(density functional theory, DFT)研究了THs衍生物和PBDEs/OH-BDEs與DIs活性位點的甲基硒酸鹽的鹵鍵(halogen bonding, XB)相互作用的強度。研究發(fā)現(xiàn)，XB作用的強度取決于鹵素的位置、環(huán)上鹵原子的數(shù)目以及羥基與XB位點的接近程度。無論是從它們的相互作用能還是C—Br鍵的活化方面來看，PBDEs/OH-PBDEs可以競爭性地結(jié)合活性位點硒代半胱氨酸(Sec170)，與MeSe-形成弱的XB相互作用，抑制THs脫碘代謝。高溴化PBDEs/OH-BDEs可能會發(fā)生脫溴，并具有與THs脫碘相似的作用能；相對于醚基，XB相互作用往往在鄰位和間位最有利，而在對位則較弱。

4 總結(jié)與展望(Summary and prospect)

作為THs干擾效應(yīng)的重要機制，HOCs對THs代謝過程中相關(guān)酶的抑制作用正引起越來越多的關(guān)注?？偨Y(jié)國內(nèi)外研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，雖然相關(guān)工作已陸續(xù)開展，尚有許多科學(xué)問題未解決，例如：HOCs抑制SULTs與DIs活性的分子機制如何？HOCs是僅通過競爭結(jié)合位點來抑制THs活性，還是作為底物與酶反應(yīng)，從而使THs活性受到抑制？不同鹵素種類、取代位置和數(shù)量等結(jié)構(gòu)因素對酶活性抑制作用的影響如何？這些問題均需進(jìn)一步研究探討；此外，已有研究發(fā)現(xiàn)分子中—OH的存在是HOCs抑制甲狀腺激素酶代謝活性的重要分子結(jié)構(gòu)特征，但是羥基解離是否會對相關(guān)酶代謝的抑制產(chǎn)生影響，尚未有直接研究，需要進(jìn)一步探索。在開展實驗研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論計算化學(xué)方法進(jìn)行分子模擬，將會從分子水平上揭示該類化合物對THs相關(guān)酶代謝過程抑制的機制，闡明導(dǎo)致甲狀腺激素干擾效應(yīng)的分子起始事件(molecular initiating events, MIEs)，進(jìn)一步服務(wù)于化合物的有害結(jié)局路徑(adverse outcome pathway, AOP)研究和健康風(fēng)險評價。