青春期雙酚A結(jié)構(gòu)類似物暴露對小鼠行為的影響

高強，李昕，郝耀光，趙亦雯，周婧弘，尹希，史海水

1.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)教研室，石家莊050017

2.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，石家莊050017

3.河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院功能科，石家莊050011

4.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生化與分子生物學(xué)教研室，石家莊050017

青春期雙酚A結(jié)構(gòu)類似物暴露對小鼠行為的影響

高強1，李昕2，郝耀光2，趙亦雯2，周婧弘2，尹希3,*，史海水4,#

1.河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)教研室，石家莊050017

2.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，石家莊050017

3.河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院功能科，石家莊050011

4.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生化與分子生物學(xué)教研室，石家莊050017

作為重要的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，雙酚A的神經(jīng)發(fā)育毒性已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，其結(jié)構(gòu)類似物對健康影響相關(guān)研究少有報道。為探討雙酚A結(jié)構(gòu)類似物長期暴露對個體抑郁行為的影響，選取60只小鼠隨機分為5組，每組12只。小鼠分別灌胃給予0、5、50 mg·kg-1的雙酚F或雙酚S，連續(xù)給藥4周。給藥結(jié)束后，利用強迫游泳測試和懸尾測試評價小鼠抑郁樣行為，同時監(jiān)測小鼠體質(zhì)量增加和自發(fā)活動情況。結(jié)果表明，與溶媒對照組比較，持續(xù)4周的雙酚F和雙酚S給藥組小鼠的體質(zhì)量變化和自發(fā)活動均無顯著差異；5 mg·kg-1的雙酚F或雙酚S處理均不顯著改變小鼠的抑郁行為，50 mg·kg-1雙酚F顯著增加小鼠懸尾和強迫游泳測試中的不動時間，50 mg·kg-1雙酚S處理顯著增加小鼠懸尾測試中的不動時間。研究結(jié)果提示高濃度雙酚F和雙酚S在青春期的暴露可導(dǎo)致成年后小鼠抑郁樣行為異常，應(yīng)當(dāng)引起重視。

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物；雙酚F；雙酚S；小鼠；抑郁

高強,李昕,郝耀光,等.青春期雙酚A結(jié)構(gòu)類似物暴露對小鼠行為的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報，2016,11(3):140-144

Gao Q,Li X,Hao Y G,et al.Effects of exposure to analogues of bisphenol A on depressive-like behaviors in mice[J].Asian Journal of Ecotoxicology, 2016,11(3):140-144(in Chinese)

雙酚A(bisphenol A,BPA)是一種典型的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，它作為食品和飲料的碳酸聚酯包裝材料、牙齒固封劑以及其他產(chǎn)品的添加劑被大量使用[1]。來自流行病學(xué)和動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，BPA可發(fā)揮類雌激素活性，不同發(fā)育階段的BPA暴露能顯著增加個體焦慮和抑郁等神經(jīng)行為，并具有長效和隔代影響[2-4]。BPA暴露是多種疾病，如腫瘤、肥胖、生殖能力損傷、神經(jīng)精神疾病等發(fā)生的高風(fēng)險因素，BPA暴露的健康危害引起社會廣泛關(guān)注[5-9]。鑒于此，包括加拿大、歐盟、法國等相關(guān)部門先后制定措施，禁止進口、售賣含有BPA成分的嬰兒用品[10-11]。尋求安全可靠的BPA替代品成為眾多制造商的當(dāng)務(wù)之急，BPA結(jié)構(gòu)類似物成為首選。

BPA結(jié)構(gòu)類似物，包括雙酚S(bisphenol S, BPS)、雙酚F(bisphenol F,BPF)、4-枯基苯酚(4-cumylphenol,HPP)等在市場上均有銷售，并越來越多地被應(yīng)用于實際生活當(dāng)中。如BPS，在食品、超市購物小票、甚至在人的尿液樣品中均有可能檢測到其存在[12-13]。與對BPA的健康風(fēng)險評估研究相比，對包括BPS、BPF在內(nèi)的BPA結(jié)構(gòu)類似物的暴露風(fēng)險評估鮮有報道。青春期是個體發(fā)育過程中的一個敏感時期，個體情緒變化受環(huán)境因素影響更加顯著[14]。考慮到與BPA結(jié)構(gòu)的相似性，以及廣泛應(yīng)用的可能性，本研究應(yīng)用經(jīng)典的強迫游泳和懸尾測試動物模型，旨在探討青春期長期BPS和BPF暴露對小鼠抑郁行為的影響，為評價BPS和BPF對健康的影響提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 材料

1.1.1 實驗動物

清潔級28日齡雄性ICR小鼠60只，體重22～ 24 g，購于北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司。小鼠分籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)環(huán)境為晝夜12 h交替，室溫18 ～22℃，濕度50%～60%，自由攝食攝水。小鼠給藥劑量參考BPA研究相關(guān)文獻[15-17]，適應(yīng)飼養(yǎng)1周后，小鼠隨機分為5組：溶媒對照組、BPF處理組(5、50 mg·kg-1)、BPS處理組(5、50 mg·kg-1)，每天上午8 ～10點灌胃給藥(10 mL·kg-1)，連續(xù)灌胃28 d。

1.1.2 試劑

BPF、BPS和羧甲基纖維素鈉均購自上海Sigma-Aldrich公司，BPF和BPS懸浮于0.5%羧甲基纖維素鈉溶液，于給藥前新鮮配置。

1.2 方法

1.2.1 動物處理

BPF和BPS處理采用灌胃給藥方式，連續(xù)給予28 d，給藥結(jié)束后24 h后開始進行行為學(xué)測試。

1.2.2 體質(zhì)量增加變化

第1天灌胃給藥前，對小鼠進行編號，記錄每只小鼠基礎(chǔ)體質(zhì)量，灌胃給藥結(jié)束后再次稱重，分別計算小鼠體質(zhì)量變化情況。

1.2.3 自發(fā)活動

于末次灌胃給藥第2天，小鼠進行自發(fā)活動測試，自發(fā)活動裝置(上海吉量生物科技有限公司)采用視頻監(jiān)測系統(tǒng)。小鼠放置于自發(fā)活動箱中央?yún)^(qū)域，測試10 min，記錄后6 min小鼠在自發(fā)活動箱運動總路程(mm)。

1.2.4 懸尾測試

懸尾測試于自發(fā)活動測試結(jié)束2 h后進行，試驗裝置為自制，懸尾測試參考文獻進行[18]，用白色膠布于小鼠尾尖1 cm處將其倒置固定于懸桿上，懸掛6 min，記錄后4 min小鼠不動時間(s)。

1.2.5 強迫游泳測試

于末次灌胃給藥第3天進行，實驗裝置為直徑20 cm、高40 cm的玻璃缸，水溫23～25℃，水深25cm；小鼠進行行為學(xué)檢測[18]，游泳6 min，記錄后4 min小鼠漂浮不動時間(s)。漂浮不動標(biāo)準(zhǔn)為小鼠浮在水面不用四肢和尾巴維持身體平衡的狀態(tài)。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0進行處理，各組數(shù)據(jù)資料用均數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)差表示。各組均數(shù)的比較進行單因素(藥物處理)方差分析(one-way ANOVA)，用最小顯著差法(LSD)做兩兩比較，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果（Results）

2.1 雙酚F和雙酚S處理對小鼠體質(zhì)量變化的影響

One-way ANOVA分析，BPS和BPF暴露對小鼠體重變化沒有顯著影響[F(4,44)=0.678，P=0.611]。和對照組比較，5和50 mg·kg-1劑量BPF、BPS給藥處理均不顯著改變小鼠體質(zhì)量(P>0.05，見圖1)。

圖1 雙酚F和雙酚S暴露對小鼠體重變化的影響

2.2 自發(fā)活動測試

One-way ANOVA分析，BPS和BPF暴露對小鼠自發(fā)活動沒有顯著影響[F(4,44)=0.612，P= 0.657]。和對照組比較，5和50 mg·kg-1劑量BPF、BPS處理小鼠在測試時間內(nèi)活動總路程沒有顯著差異(P>0.05，見圖2)。

2.3 懸尾測試

One-way ANOVA分析，BPS和BPF暴露對懸尾測試實驗中小鼠不動時間存在顯著影響[F(4,44) =4.764，P=0.003]。和對照組比較，5 mg·kg-1劑量BPS和BPF灌胃給藥對小鼠不動時間沒有顯著影響(P>0.05)，50 mg·kg-1劑量的BPS和BPF灌胃給藥顯著增加了小鼠的不動時間(P<0.05，見圖3)。

圖2 雙酚F和雙酚S暴露對小鼠自發(fā)活動的影響

圖3 雙酚F和雙酚S暴露對小鼠懸尾不動時間的影響

圖4 雙酚F和雙酚S暴露對小鼠游泳不動時間的影響

2.4 強迫游泳測試

和對照組比較，5 mg·kg-1BPF或BPS給藥對小鼠不動時間均無顯著影響(P>0.05)；50 mg·kg-1BPF給藥顯著增加了小鼠不動時間(P<0.05，見圖4)，盡管50 mg·kg-1劑量BPS灌胃給藥增加小鼠不動時間，但差異不具有顯著性(P=0.056)。

3 討論（Discussion）

本研究運用急性應(yīng)激小鼠模型，首次評價了青春期長期BPA結(jié)構(gòu)類似物BPS和BPF暴露對個體抑郁行為的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，28 d BPS和BPF灌胃給藥對小鼠抑郁行為均具有顯著影響，表現(xiàn)為BPF給藥處理顯著增加強迫游泳和懸尾測試實驗中小鼠不動時間，而BPS給藥處理顯著增加懸尾測試實驗中小鼠的不動時間，盡管BPS增加強迫游泳測試中小鼠不動時間，但差異不具有顯著性；BPS和BPF在研究劑量范圍內(nèi)對小鼠自發(fā)活動和體重變化均不存在顯著影響。

BPA結(jié)構(gòu)類似物(如BPS、BPF)已經(jīng)成BPA替代物的首選，已有研究發(fā)現(xiàn)，在食品包裝材料、超市購物小票，甚至部分人群尿樣中檢測到BPA結(jié)構(gòu)類似物(如BPS)的存在，但對BPA結(jié)構(gòu)類似物的長期暴露風(fēng)險仍未系統(tǒng)展開。一項來源于斑馬魚的研究發(fā)現(xiàn)，胚胎期BPS低劑量暴露，能夠顯著增加斑馬魚下丘腦神經(jīng)發(fā)生，增加其自發(fā)活動[19]，提示BPA結(jié)構(gòu)類似物的暴露對個體的神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)行為具有潛在影響。本研究所選用的強迫游泳測試和懸尾測試是廣泛認可的抑郁行為評價的動物模型，測試過程中動物的不動時間可以反映動物的抑郁行為[18]，研究發(fā)現(xiàn)，BPS和BPF的長期暴露能顯著增加小鼠的抑郁行為。

BPA兼具類雌激素、抗雌激素和抗雄激素活性，其長期暴露干擾內(nèi)源性性激素對個體神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)行為，也會影響個體內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常功能[20-21]。雙酚A暴露對神經(jīng)行為的影響與暴露個體種屬、暴露時間和暴露劑量等有關(guān)，其對行為的影響也可能會因為個體不同生命階段(圍生期、青春期、成年期)、性別差異等產(chǎn)生不同的效應(yīng)[22-23]。與其他發(fā)育階段比較，青春期個體性腺逐漸成熟，青春期階段個體對雙酚A或其結(jié)構(gòu)類似物暴露更加敏感，其神經(jīng)行為的影響可能會更加顯著。Rosenmai等[24-25]的體外研究發(fā)現(xiàn)：和BPA相比較，BPS具有較弱的雌激素和抗雄激素特征，發(fā)育期BPS暴露會引起激素失衡，BPS和BPF卻表現(xiàn)出很強的羥孕酮活性，降低小鼠和人的睪酮分泌。BPS和BPF暴露能顯著降低青春期小鼠前額葉皮層神經(jīng)甾體發(fā)生關(guān)鍵酶5α-還原酶的活性，影響多巴胺、5-羥色胺相關(guān)基因表達[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，青春期BPS和BPF長期暴露影響小鼠抑郁行為，但不顯著改變小鼠的體重變化。BPS和BPF暴露對抑郁行為的調(diào)節(jié)作用可能與其對內(nèi)源性性激素的干擾效應(yīng)有關(guān)，具體機制仍待進一步研究。

綜上，青春期BPA結(jié)構(gòu)類似物BPF和BPS的長期暴露，可增加小鼠的抑郁行為，對小鼠體質(zhì)量變化和自發(fā)活動沒有顯著影響。作為BPA的潛在替代物，BPA結(jié)構(gòu)類似物的推廣使用需要謹慎，其長期暴露對健康尤其是抑郁行為的影響值得深入關(guān)注，不同發(fā)育階段、不同性別個體BPA結(jié)構(gòu)類似物暴露對健康的影響及其作用機制有待明確。

致謝：感謝河北醫(yī)科大學(xué)營養(yǎng)學(xué)教研室馬玉霞教授和周美琪老師在實驗實施和論文修改過程中給予的幫助。

（References）：

[1] Vandenberg L N,Hauser R,Marcus M,et al.Human exposure to bisphenol A(BPA)[J].Reproductive Toxicology,2007,24(2):139-77

[2] Chen F,Zhou L,Bai Y,et al.Hypothalamic-pituitary-adrenal axis hyperactivity accounts for anxiety-and depression-like behaviors in rats perinatally exposed to bisphenol A[J].Journal of Biomedical Research,2015,29(3): 250-258

[3] Xu X H,Hong X,Xie L,et al.Gestational and lactational exposure to bisphenol-A affects anxiety-and depressionlike behaviors in mice[J].Hormones and Behavior,2012, 62(4):480-490

[4] Fujimoto T,Kubo K,Aou S.Prenatal exposure to bisphenol A impairs sexual differentiation of exploratory behavior and increases depression-like behavior in rats[J]. Brain Research,2006,1068(1):49-55

[5] Konieczna A,Rutkowska A,Rachon D.Health risk of exposure to Bisphenol A(BPA)[J].Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny,2015,66(1):5-11

[6] Wang P,Luo C H,Li Q Y,et al.Mitochondrion-mediated apoptosis is involved in reproductive damage caused by BPA in male rats[J].Environmental Toxicology and Pharmacology,2014,38(3):1025-1033

[7] Tani H,Kurihara H,Hiroi K,et al.Correlation of(18)FBPA and(18)F-FDG uptake in head and neck cancers[J]. Radiotherapy and Oncology,2014,113(2):193-197

[8] Gowder S J.Nephrotoxicity of bisphenol A(BPA)--An updated review[J].Current Molecular Pharmacology, 2013,6(3):163-172

[9] Wang T G,Li M,Chen B,et al.Urinary bisphenol A (BPA)concentration associates with obesity and insulin resistance[J].The Journal of Clinical Endocrinology& Metabolism,2012,97(2):E223-227

[10] Schecter A,Malik N,Haffner D,et al.Bisphenol A(BPA) in U.S.food[J].Environmental Science&Technology, 2010,44(24):9425-9430

[11] Barrett J R.BPA in Canadian population highest among teens[J].Environmental Health Perspectives,2010,118 (10):A430

[12] Becerra V,Odermatt J.Detection and quantification of traces of bisphenol A and bisphenol S in paper samples using analytical pyrolysis-GC/MS[J].The Analyst,2012, 137(9):2250-2259

[13] Liao C,Liu F,Alomirah H,et al.Bisphenol S in urine from the United States and seven Asian countries:Occurrence and human exposures[J].Environmental Science& Technology,2012,46(12):6860-6866

[14] Thapar A,Colloshaw S,Pine D S,et al.Depression in adolescence[J].Lancet,2012,379(9820):1056-1067

[15] 范杰,蔣建軍,尚蘭琴,等.圍生期雙酚A暴露對大鼠子代行為發(fā)育的影響[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2012,39(11): 2806-2808,2816

Fan J,Jiang J J,Shang L Q,et al.Effect of perinatal exposure to bisphenol A on behavioral development of rat offspring[J].Modern Preventive Medicine,2012,39(11): 2806-2808,2816(in Chinese)

[16] 張婧,徐曉虹,王亞民,等.圍生期雙酚A暴露對不同性別子代小鼠行為的影響[J].心理學(xué)報,2009,41(9): 832-841

Zhang J,Xu X H,Wang Y M,et al.Perinatal exposure to bisphenol A affects sexual differentiation of behaviors in offspring mice[J].Acta Psychologica Sinica,2009,41(9): 832-841(in Chinese)

[17] 王人喜,趙瑩瑩,代波,等.青春期雙酚A暴露對小鼠認知和焦慮相關(guān)行為的影響[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報, 2013,48(8):910-913

Wang R X,Zhao Y Y,Dai B,et al.Effects of pubertal exposure to bisphenol A on cognition and anxiety-related behavior in mice[J].Acta Universitatis Medicinalis Anhui,2013,48(8):910-913(in Chinese)

[18] Zhu W L,Shi H S,Wei Y M,et al.Green tea polyphenols produce antidepressant-like effects in adult mice[J]. Pharmacological Research,2012,65(1):74-80

[19] Kinch C D,Ibhazehiebo K,Jeong J H,et al.Low-dose exposure to bisphenol A and replacement bisphenol S induces precocious hypothalamic neurogenesis in embryonic zebrafish[J].Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of Ammerica,2015,112(5): 1475-1480

[20] Wisniewski P,Rommano R M,Kizys M M,et al.Adult exposure to bisphenol A(BPA)in Wistar rats reduces sperm quality with disruption of the hypothalamic-pituitary-testicular axis[J].Toxicology,2015,329:1-9

[21] Rebuli M E,Cao J,Sluzas E,et al.Investigation of the effects of subchronic low dose oral exposure to bisphenol A(BPA)and ethinyl estradiol(EE)on estrogen receptor expression in the juvenile and adult female rat hypothalamus[J].Toxicological Sciences,2014,140(1):190-203

[22] Wolstenholme J T,Rissman E F,Connelly J J.The role of bisphenol A in shaping the brain,epigenome and behavior [J].Hormones and Behavior,2011,59(3):296-305

[23] Xu X H,Dong F,Yang Y J,et al.Sex-specific effects of long-term exposure to bisphenol-A on anxiety-and depression-like behaviors in adult mice[J].Chemosphere, 2015,120:258-266

[24] Rosenmai A K,Dybdahl M,Pedersen M,et al.Are structural analogues to bisphenol A safe alternatives?[J].Toxicological Sciences,2014,139(1):35-47

[25] 楊宇杰,徐曉虹,洪星,等.妊娠期和哺乳期雙酚A暴露對幼年子代小鼠焦慮和抑郁行為的影響[J].生物物理學(xué)報,2012,28(2):131-145

Yang Y J,Xu X H,Hong X,et al.Gestational and lactational exposure to bisphenol A affects anxiety-and depression-behaviors in young offspring mice[J].ACTA Biophysica Sinica,2012,28(2):131-145(in Chinese)

[26] Castro B,Sanchez P,Torres J M,et al.Bisphenol A,bisphenol F and bisphenol S affect differently 5alpha-reductase expression and dopamine-serotonin systems in the prefrontal cortex of juvenile female rats[J].Environmental Research,2015,142:281-287◆

Effects of Exposure to Analogues of Bisphenol A on Depressive-like Behaviors in Mice

Gao Qiang1,Li Xin2,Hao Yaoguang2,Zhao Yiwen2,Zhou Jinghong2,Yin Xi3,*,Shi Haishui4,#

1.Department of Nutrition and Food Hygiene,College of Public Health,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China
2.College of Basic Medicine,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China
3.Department of Functional Region of Diagnosis,Fourth Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050011,China
4.Department of Biochemistry and Molecular Biology,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China

5 August 2015 accepted 1 November 2015

The adverse effects of bisphenol A(BPA)on neurodevelopment and behaviors have been well established.However,the effects of exposure to BPA analogues,bisphenol F(BPF)and bisphenol S(BPS),on depressive-like behaviors are poorly understood.In the present study,sixty mice were randomly divided into 5 groups and

by gavage 0,5 or 50 mg·kg-1of BPF or BPS for 28 continuous days.Depressive-like behaviors were tested after BPF or BPS treatment by tail suspension test(TST)and forced swimming test(FST)mice paradigms.The bodyweight increased and locomotor activities of mice were also assessed.The results showed that BPF and BPS administration had no significant effects on both bodyweight change and locomotor activities.BPF or BPS treatment at 5 mg·kg-1dose had no significant effect on depressive-like behaviors.BPF treatment at 50 mg·kg-1significantly increased the immobility time in both FST and TST.BPS treatment at 50 mg·kg-1significant increased immobility time in TST,but just had an increased trend in FST.These findings indicated that chronic exposure to high BPF and BPS could affect the depressive-like behaviors in adult mice and should be paid more attention in the future.

environmental endocrine disruptor;bisphenol F;bisphenol S;mouse;depression

2015-08-05 錄用日期：2015-11-01

1673-5897（2016）3-140-05

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150805001

簡介：尹希(1979-)，女，碩士，主治醫(yī)師，主要研究方向為神經(jīng)內(nèi)分泌免疫調(diào)節(jié)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。

共同通訊作者簡介：史海水(1980-)，男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為神經(jīng)藥理學(xué)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。

國家自然科學(xué)基金(81201038，31371140)；河北省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資助課題(201410089042)；河北省科技廳科研基金(15275517)；河北省衛(wèi)生與計生委科研基金(20150182，qn2015015)

高強(1982-)，男，講師，研究方向為食品營養(yǎng)與食品毒理學(xué)，E-mail:gaobuzhang@163.com

*通訊作者（Corresponding author），E-mail:yinxixi2002@163.com

#共同通訊作者（Co-corresponding author），E-mail:shihs@hebmu.edu.cn