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戴奧辛對人體疾病的影響

  環境及職業醫學科部教授 郭育良  
摘自 台大醫院 健康電子報第21期(2009年8月) 
   
  
  多氯聯苯與其相關化學物質之的環境問題概述
  自20世紀中葉開始,環境污染物逐漸被發現其普及性及其對人體健康之影響。多氯聯苯、多氯夫喃與戴奧辛類之化合物乃全世界各水體、土壤、底泥、空氣、等環境中到處可以測得到的污染物質,並為農業、工業、焚化、與交通等現代國家無可避免的過程中常見的副產物。這些化合物在動物研究中明顯地被發現有致癌性、免疫毒性、生殖系統毒性、致畸性、皮膚毒性、肝毒性、神經毒性、與對內分泌系統之毒性。由於其普遍性、環境留存性、與多樣的毒性,這些化合物已成為公共衛生與環境醫學之重要化合物,而受到相當的關切。戴奧辛且被稱為『世紀之毒』。
 
  多氯夫喃與戴奧辛在結構上相似,其毒性亦相似。多氯聯苯乃是一族相互類似的化合物,以二個相連的苯環(聯苯)為基本構造(見右圖)。苯環上的氫,可以由不同數目的氯來取代。而依氯取代數目及位置的不同,多氯聯苯共有209個可能的化合物。工業上所使用的則為這些化合物的不同百分比的混合物。多氯聯苯與戴奧辛在結構上相似,而其毒性亦有一部份與戴奧辛相似。根據氯取代數目及位置的不同,多氯夫喃與戴奧辛各有135及75個可能的化合物。
 
  多氯聯苯、多氯夫喃與戴奧辛類之化合物中只有多氯聯苯曾被大量用於工業上,並曾被大量地製造。多氯聯苯的生產始於1920年代,主要以液態存在,其溶點、沸點及可燃燒度隨其含氯原子的多少而成正比,可耐強酸、強鹼及其他化學物質之侵蝕,因此穩定度極高,並有極佳的絕緣性,工業用途大。其最大的用途列於下:電力公司的變壓器與電容器、水力與熱轉換液的製造、馬達或引擎、油漆、塑膠、印刷油墨、塑化劑、黏著劑、潤滑添加劑。
 
  雖然多氯聯苯的使用早在1920年代,直到1966年,在使用了40年之後,才有學者發現在環境中有多氯聯苯的存在。然而仔細一查,發現在環境之中,包括河底的污泥、各種水流或水體、土壤等,無處沒有多氯聯苯的存在。這時才引起人們的警覺。這個強有力的環境污染者已潛伏在地球的每一個角落,無所不在了。在北歐的生物學者將歷年來野生博物館內所收集的鳥類羽毛作分析,結果,竟發現早在1944年,鳥類羽毛中就有多氯聯苯的存在。這個發現,顯示出人類對環境中毒物,具有很低的敏感度,竟在動物已受污染的20年之後,才發現有多氯聯苯污染的問題存在。今日,多氯聯苯已為學者列為與鉛、戴奧辛、石綿合稱的四大環境污染物之一,而它在世界上各種環境分佈的普遍性,以及污染的總量,更是其他三者所無法比擬的。
 
  不但如此,因為戴奧辛類、多氯夫喃與多氯聯苯均有很高的脂溶性,這一些化合物在環境中較易與脂肪含量較多的生物結合。因此,隨著生物食物鏈的層次愈高,生物體內的戴奧辛類、多氯夫喃與多氯聯苯濃度也愈高。人類體內最大的戴奧辛類、多氯夫喃與多氯聯苯來源為食用水生動物,如魚類、貝類等。食用愈多魚類的人,其體內的戴奧辛類、多氯夫喃與多氯聯苯濃度也愈高。因這些化合物可以隨著生物食物鏈進入人體,美國、加拿大、挪威、以色列、日本、台灣等國家均有一般人口中人體血液戴奧辛類、多氯夫喃與多氯聯苯濃度的報告。台灣的一般人口血清中戴奧辛類平均濃度為20 ppt毒性當量;多氯聯苯的平均濃度約為1到3ppb。而在美國五大湖區等工業污染較嚴重的區域,根據吃魚量的大小,血中多氯聯苯的平均濃度可以到達10ppb以上。而現在最令學者擔心的是:這種濃度的多氯聯苯會不會在人體中引起影響健康的作用?若會的話,作用多嚴重?多氯聯苯/夫喃/戴奧辛等物質已知在動物研究中有致癌性、免疫毒性、生殖系統毒性、致畸性、皮膚毒性、肝毒性、神經毒性、與對內分泌系統之毒性。因此,最令人擔心的是,這種濃度的戴奧辛類物質及多氯聯苯會不會在人體中引起這些健康效應?
 
  除了一般人口每日不知不覺的暴露之外,多氯聯苯等物質更因為有多次引起某些特定人群的嚴重中毒事件而惡名昭彰。其中較顯著的急性暴露者則以1968年日本九卅福岡的中毒事件稱為Yusho(日文油症);及1979年台灣台中、彰化一帶的中毒事件稱為油症(Yu-cheng),皆引起廣泛的注意。這兩次的意外中毒事件的起因,皆是由於米糠油的製造過程包括了使用間接加熱方式以去除米糠油之異色的步驟,而多氯聯苯自管路中洩漏出來,進入製造成的米糠油之中。食用這些污染米糠油者就中毒,因此稱為油症。1968年日本九卅福岡的油症中毒事件共有一千八百人受害。而於1979年台灣多氯聯苯米糠油中毒事件,中毒而報告至省衛生處的受害者達兩千人之眾,中毒者發生極端疲勞、皮膚產生許多黑頭的青春痘、手足酸痳無力、走路不穩,並有神經炎、肝功能與血液中免疫機能異常的現象。長期追蹤之結果,亦發現在中毒後8年之內患者因慢性肝病及肝硬化死亡者增加為一般人之三倍;而在中毒後9-24年之間女性因紅斑性狼瘡而死亡者為一般人之近20倍之多。且中毒女性在60歲以上者,有記憶力較一般女性為差的現象。不單在直接中毒者,中毒婦女懷孕所生下的小孩有皮膚褐色素沈澱、發育遲緩、體重過輕、身高過短、與畸形等現象,並有些胎死腹中,這些小孩,被稱為『可樂兒』。不是他們比其他的小孩更愛喝可樂,而是對他們皮膚顏色的形容!
 
  台灣多氯聯苯米糠油中毒事件的元凶,一般相信為一種多氯聯苯混合物 Kanechlor 500所引起。Kanechlor 500內約含有54%重量的氯。又由於經過反覆地加熱過程,米糠油之內亦含有少量的多氯夫喃。由於多氯夫喃的毒性比多氯聯苯為強,即使是少量的多氯呋喃,亦被認為提供了污染米糠油造成的人類毒性與症狀的重要成分。因此,一向所說的多氯聯苯米糠油中毒,事實上應是多氯聯苯/多氯呋喃米糠油中毒才正確。
 
  台灣油症暴露患者在中毒之後四年內有廿四人死亡,其中半數死於肝癌、肝硬化及其他肝病,日本學者也報告廿年後的追蹤研究提及肝癌死亡率較一般民眾為高。台灣為B型肝炎盛行之地區,B型肝炎是人類發生肝癌、肝硬化之重要因素之一。多氯聯苯中毒對肝癌之誘發機轉中所佔的角色近年來為流行病、癌症、環境醫學諸多學者所揣測。在台灣多氯聯苯患者會不會有較多的肝癌罹患率,目前仍無研究資料,此將是公共衛生、環境衛生一個十分重要,亟待解答的問題。
 
  研究者估計:在日本油症病人,平均每人約吸收了633mg的PCBs及3.4mg的PCDFs。而在台灣的油症病人,平均每人約吸收了973mg的PCBs及3.84mg的PCDFs。國內的患者因此暴露量比日本要高。在日本油症病人中毒五年後,血中PCBs濃度為1-30ppb,而在台灣的油症病人中毒一年後,血中PCBs濃度為3-1156ppb。而且國內患者所食之PCBs所含的氯成分比較高。這些高氯的多氯聯苯一般來說,比日本中毒者所食之低氯的多氯聯苯,更不易排除而易積存在體內。如在職業上暴露於多氯聯苯混合物Arochor1254者,其血中之半衰期就比暴露於Arochor1242者之血中半衰期為長。因此國內患者極可能會比日本患者積存更久的多氯聯苯。油症中毒乃一生的中毒,因為油症女性中,即使在中毒事件十三年之後,其體內毒物濃度,仍比正常未受暴露者高出五十倍至一百八十倍之多。因此其一生之健康均受到影響。
 
  多氯聯苯及類似的化學物質,都是極親油脂性,而不易由人體內排出,其體內的半衰期可以達到七或八年之久。所以十多年前中毒的人,其體內仍留有相當高濃度的多氯聯苯及多氯夫喃。由於不同的多氯聯苯/夫喃化合物在人體的吸收、代謝與滯留各異,在人血中與脂肪中的多氯聯苯/夫喃的成分,已與剛中毒時有別。我們的研究顯示,中毒者在1992年血清中的多氯聯苯的濃度,為未中毒者濃度的七倍以上;而多氯夫喃濃度則為未中毒者的五十倍至二百倍之高。因此,雖然已經是中毒的十多年之後,中毒者仍會受到體內所含的化學毒物的慢性影響。所以繼續健康檢查與追蹤仍有其事實上的必要性。
 
  日本福岡地區學者於1986年重新體認追蹤研究PCBs中毒患者的重要性,而成立了新的油症患者醫學檢查資料系統,並發現在PCBs中毒患者在中毒十八年後仍有皮膚、指甲、黏膜等的色素沉著。然而福岡地區患者比長崎地區患者多指甲、結膜等之色素沉著,而長崎地區患者比福岡地區患者多口唇黏膜之色素沉著。至於血中多氯聯苯濃度,福岡地區患者平均在4.39ppb,而長崎地區患者平均為6.79ppb,顯示兩地中毒者對多氯聯苯之代謝,似有不同。且在血中留存的成份,可能今日亦有相當的不同。
 
  臺灣大學醫學院的油症研究小組於多年來長期地追蹤這批攝食PCBs污染之米糠油病患,以提供其檢查,並求早期發現疾病與早期治療。長期追蹤在1979年台灣發生的米糠油中毒事件(稱為油症事件)的中毒者的健康效應。對其健康及疾病的發生上,至今已發現中毒者在肝臟疾病尤其是肝硬化的死亡率是對照組的三倍左右,且生存者肝病患的機會比未中毒高兩倍。而男性即使在中毒事件十六年之後,其體內毒物濃度,仍比正常未受暴露者高出四十倍以上,且其肝臟中之cytochrome P450 1A2代謝酵素,亦因此而大幅昇高,昇高到吸菸者昇幅的10倍以上。這樣的酵素變化,可以作為一個有效的環境污染物暴露的生物指標。最近更發現,中毒者女性死於系統性紅斑性狼瘡的機會,在中毒之後九年開始增大,而可以高至正常人之20倍。在60歲以上之中毒者進行智力之評估,並發現他們在記憶力與學習能能力方面較差,而此項影響在女性更形嚴重。中年以上之女性中毒者,亦比對照組易發生糖尿病。
 
  由於人類對此類化學物質之排出十分的慢(半衰期約八年),即使一生,均未能將體內污染物質降至一般人的濃度。而最新的研究發現,即使在中毒25年之後,仍可能發現正常人很少發的疾病;可以說中毒者其一生之健康均會受到影響,故其長期之追蹤,具有十分重要的意義。在中毒者之中,其甲狀腺腫大、皮膚病、女性貧血、及男性關節炎與椎間盤問題均比對照組為高。在中毒女性中,死產與月經問題均比對照組高出許多。而在正常的結婚婦女間,即使正常的結婚生活,在無避孕措施之下,發生不孕之機會亦為未暴露者之兩倍多。由於多氯聯苯與多氯夫喃為環境中之內分泌干擾物質,中毒者與對照組之子代性別作一比較,發現在中毒男性中,中毒之後10年內所生的小孩,女性機率高出男性許多。
 
  油症中毒不只對中毒者本身是嚴重的傷害,對於中毒女性所產下的小孩,亦即在胎盤內暴露於多氯聯苯的油症兒,發現有智力發展的遲緩現象,此智力的發展遲緩問題,甚至在女性中毒後七至十二年所生的小孩仍會發生,而男孩受到的影響比女孩較為嚴重。油症兒身高與身體肌肉發育有減慢的現象,牙齒發育之異常並比正常兒高出數倍。對油症兒在中毒事件十二年之後的體內毒物濃度研究,發現其濃度仍比正常未受暴露者高出將近十倍。油症兒之罹患中耳炎的機會,比其對照組高上將近十倍左右,且其罹患的可能性,與油症兒血清中的多氯聯苯的相關性,反而不及與血清中的多氯夫喃的相關性為高。因此,顯示此一重要的環境毒性物質,的確有增加感染性的可能。若考量多氯聯苯與多氯夫喃可能為環境中之內分泌干擾物質,則其對生殖系統作用如何?油症中毒之女性所生的男孩,在到達生殖系統成熟的年齡時(即他們母親中毒發生的16至20年之後),其精子正常型態比例增加50%、精子活動力下降40%、可活動之精虫其擺動速率下降20%、與卵子結合能力下降10%。中毒第二代的小孩,其行為亦有異常的現象,尤其在身體不適、注意力不集中、不良行為、攻擊性行為等,中毒者小孩均比對照組為高。此發現提供所有流行病學者與環境研究者一個警訊,環境毒性物質可能影響到人類的行為,且可以傳給第二代。
 
  我們必須知道,多氯聯苯類的化學物質並不只在油症的中毒者身上才有,而在每一個人體內都有一些。由於多氯聯苯類化學物質的環境穩定性,以及其親脂肪性,在環境中可以造成生物濃縮的現象。即此類物質在水中的濃度,比不上在水中生存的浮游生物的濃度,而食用浮游生物的魚體內濃度,比浮游生物更高。因此食物鏈的上層生物的濃度,可比最下層的生物高上百萬倍。這種生物濃縮,使得在高污染區的人類有效地攝取了多氯聯苯等毒物。人類體內這些毒物最大的來源之一,即為水產生物。
 
  人類雖已是食物鏈的最高層次,然而吃母乳的小孩,更自母乳中有效地得到相當量的多氯聯苯類化學物質。人體之中的分佈,集中於脂肪多的構造中。環境學者查出在工業化國家正常的母奶中,所含的多氯聯苯量為動物致毒劑量的十分之一,而所含的多氯夫喃為動物致毒量的百分之一。而哺育母乳,可能帶給嬰兒類似動物實驗所造成的各種毒性。
 
  多氯聯苯雖於1970年代在許多歐美國家中禁止生產,在1986年在我國禁用,然而目前全世界仍有超過一百萬噸之多氯聯苯分散各地,其中57%仍在反覆使用中、或已停止使用而尚未掩埋,27%已被掩埋起來,16%則污染於各地的土壤、湖泊、河川、海洋及空氣。所以,我們現在所面對的問題,仍只是所有人類曾經製造的多氯聯苯的一小部份而已。引起多氯聯苯污染的來源,主要是工業上使用而殘留的多氯聯苯大量或廣泛的排放、或丟棄之結果。對於多氯聯苯,至今常使用的廢棄方法包括:掩埋、焚燒、倒入海中或河湖等其他水體中等方法。然而這一些方法都有其缺失,而較安全的高溫氣化的方法則其花費十分昂貴,因此對已存在的多氯聯苯之廢棄,是今日環境學者必須仔細考慮、討論,以決定其方式的。而在決定之時,對處置多氯聯苯所可能引起的影響,必須作好環境影響評估,不可輕率從事。最使學者以及知情的一般民眾擔心的,則是那些仍在反覆使用中、或已停止使用而尚未掩埋的多氯聯苯。而至於多氯夫喃及戴奧辛等化合物,為許多工業、焚化過程可能的副產物。如何以最妥善的方法來處理這些隱伏的環境危機,仍是人類面臨的最大挑戰之一。