性早熟女童EEDs暴露及表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

羅小娟，曹科

(深圳市兒童醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東 深圳 518038)

性早熟女童EEDs暴露及表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

羅小娟，曹科

(深圳市兒童醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東 深圳 518038)

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(EEDs)能干擾人體正常內(nèi)分泌功能、引起性發(fā)育異常及性早熟，表觀遺傳學(xué)為環(huán)境因素如何在DNA編碼序列相對(duì)穩(wěn)定的情況下影響基因表達(dá)水平提供了新的思路。本文對(duì)性早熟女童EEDs暴露及表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

性早熟；女童；環(huán)境內(nèi)分泌干擾物；表觀遺傳學(xué)

女童性早熟(precocious puberty)是指女孩在8歲前出現(xiàn)第二性征的疾病，近年來發(fā)病率顯著增高。性早熟可致骨骺過早融合，導(dǎo)致成人期矮身材，并與生殖系統(tǒng)癌癥低齡化及發(fā)病率升高有關(guān)[1]。此外，女童性發(fā)育提前或性早熟但性心理和智力尚不成熟，易導(dǎo)致心理及行為障礙而引發(fā)各種社會(huì)問題。因此，性早熟被社會(huì)及家庭廣泛關(guān)注，相關(guān)發(fā)病機(jī)制的研究對(duì)性早熟的防治具有重大意義。

1 環(huán)境內(nèi)分泌干擾物介紹

青春期啟動(dòng)與發(fā)育是遺傳與環(huán)境共同作用的結(jié)果，研究表明性早熟與基因、環(huán)境及能量代謝等多種因素相關(guān)。隨著工業(yè)文明及城市化的快速發(fā)展，大量人工合成的化學(xué)物質(zhì)被不合理釋放，人類生存環(huán)境受到不同程度的破壞和污染?！碍h(huán)境內(nèi)分泌干擾物”(environmental endocrine disruptors，EEDs)是指在人類生活環(huán)境中廣泛存在、并且能通過干擾人類內(nèi)分泌功能、最終導(dǎo)致不可逆性或者可逆性內(nèi)分泌功能損害的一大類化合物的統(tǒng)稱。包括有機(jī)氯類殺蟲劑(DDT)、六氯苯及其分解產(chǎn)物等農(nóng)藥和除草劑；雙酚A、烷基酚類、多氯聯(lián)苯、鄰苯二甲酸酯類、多溴聯(lián)苯、硝基苯類等工業(yè)化合物；17β-雌二醇(E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)、己烷雌酚(DES)等類固醇雌激素；香豆雌酚等植物和真菌雌激素、三羥異黃酮(降血脂藥)及鎘、汞等重金屬。常見的EEDs普遍具有如下特點(diǎn)：化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定、不易被降解；或者經(jīng)降解后其毒性及脂溶性高于母體；并可在生態(tài)系統(tǒng)中通過食物鏈實(shí)現(xiàn)生物蓄積。EEDs可通過污染空氣、水源及食物經(jīng)呼吸道、消化道及皮膚黏膜等途徑被人體吸收。

2 性早熟女童EEDs暴露及與性早熟相關(guān)性

隨著兒童及孕婦血液、尿液及母乳等標(biāo)本EEDs檢出率增高，性早熟女童EEDs暴露及與性早熟的相關(guān)性引起公眾和學(xué)術(shù)界的不斷關(guān)注。近年來，不少學(xué)者在不同的研究層面證實(shí)化學(xué)污染物EEDs確實(shí)能擾亂正常的內(nèi)分泌功能、并導(dǎo)致性早熟及性發(fā)育異常[2-5]。國(guó)內(nèi)外對(duì)性早熟女童血清EEDs水平研究表明，性早熟女童血清EEDs水平顯著高于正常對(duì)照組，并且性早熟女童的卵巢及子宮體積與血清EEDs水平均呈顯著正相關(guān)，說明EEDs能引起靶器官的明顯病理改變，提示EEDs可能是導(dǎo)致女童性早熟發(fā)生及發(fā)展的重要致病因素之一[6-7]。

3 表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

環(huán)境因素EEDs是如何影響青春發(fā)育啟動(dòng)的關(guān)鍵基因的表達(dá)從而導(dǎo)致性早熟？表觀遺傳學(xué)為環(huán)境因素如何在DNA編碼序列相對(duì)穩(wěn)定的情況下影響基因表達(dá)水平提供了新的思路。表觀遺傳學(xué)通常指DNA序列不發(fā)生變化但是基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變，其分子機(jī)制主要包括DNA甲基化改變、微小RNA (mircoRNA，miRNA)異常、組蛋白修飾等[8-9]。已有研究表明環(huán)境內(nèi)分泌干擾物能通過表觀遺傳學(xué)機(jī)制干擾神經(jīng)內(nèi)分泌發(fā)育和正常內(nèi)分泌功能[10-13]，與人類性早熟有關(guān)[14-15]。

新近研究表明，Polycomb group(PcG)蛋白復(fù)合體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄抑制等表觀遺傳學(xué)機(jī)制參與了雌鼠青春期發(fā)育啟動(dòng)及神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，雌鼠下丘腦的兩個(gè)關(guān)鍵PcG基因(Eed和Cbx7)在青春期啟動(dòng)前伴隨啟動(dòng)子甲基化增加而表達(dá)減少。青春期啟動(dòng)關(guān)鍵基因Kiss1受PcG蛋白復(fù)合體抑制，隨著Kiss1啟動(dòng)子EED減少和與基因轉(zhuǎn)錄激活相關(guān)的組蛋白H3修飾，青春期Kiss1表達(dá)增加。而PcG基因啟動(dòng)子甲基化增加及Kiss1啟動(dòng)子EED減少受阻，則干擾促性腺激素釋放激素的脈沖式分泌，導(dǎo)致青春發(fā)育延遲、繁殖能力受損[16]。孕鼠暴露于EEDs，可改變胚胎相關(guān)表觀遺傳學(xué)參數(shù)，影響其印記基因的表達(dá)，并增加子代生殖系統(tǒng)患病率[17-18]。殺蟲劑等農(nóng)藥對(duì)人類的毒性效應(yīng)與DNA甲基化異常相關(guān)聯(lián)，提示表觀遺傳學(xué)改變可能是其毒性機(jī)制之一[10]。有機(jī)氯殺蟲劑、乙炔基雌二醇等EEDs能夠引起谷氨酸等興奮性神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)顯著上調(diào)，同時(shí)γ-氨基丁酸等抑制性神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)顯著下調(diào)，促進(jìn)了GnRH的合成和分泌。雙酚A(BPA)及4-壬基酚(4-NP)能促進(jìn)此信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中GnRH、GnRH受體、二酰甘油、磷脂酶C、蛋白激酶C基因的高表達(dá)，進(jìn)而顯著上調(diào)黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)及其受體蛋白激酶A的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)合成并分泌雌激素[2]。對(duì)乳腺癌細(xì)胞研究表明，雙酚A等環(huán)境內(nèi)分泌干擾物能增加LAMP3、BRCA1、CCNA1等基因甲基化[19]，上調(diào)EZH2表達(dá)[20]，下調(diào)微小RNA表達(dá)[21]，通過改變DNA甲基化、組蛋白PTMs、微小RNA功能等不同表觀遺傳學(xué)調(diào)控水平等改變細(xì)胞功能。

4 展望

目前，性早熟女童環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(EEDs)暴露及與性早熟相關(guān)性報(bào)道較多，但相關(guān)表觀遺傳學(xué)機(jī)制研究較少，且多限于細(xì)胞培養(yǎng)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。環(huán)境因素介導(dǎo)的表觀遺傳學(xué)改變?cè)谂啻喊l(fā)育異常(性早熟)的機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。在相關(guān)理論和前期研究工作基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)想：表觀遺傳學(xué)在青春期發(fā)育啟動(dòng)及內(nèi)分泌調(diào)控方面扮演重要角色，我們推測(cè)青春期發(fā)育的啟動(dòng)需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄抑制或轉(zhuǎn)錄激活“開關(guān)”，如Polycomb group(PcG)蛋白復(fù)合體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄抑制與TrxG蛋白介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄激活，并受外界因素(營(yíng)養(yǎng)、能量代謝、生活節(jié)律、環(huán)境因素等)的表觀遺傳學(xué)調(diào)控，它們互為整體，相互影響、共同作用于青春發(fā)育啟動(dòng)的中樞性關(guān)鍵基因KISS1/GPR54等的表達(dá)，并通過活化神經(jīng)元細(xì)胞合成GnRH，激活下游信號(hào)通路，誘導(dǎo)GnRH依賴性性早熟。

筆者期待全基因組DNA甲基化及組蛋白修飾描述結(jié)合特定細(xì)胞群分離術(shù)等當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)，可能以表觀遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制為突破口，揭示特發(fā)性中樞性性早熟、原發(fā)性青春期延遲等性發(fā)育異常的根本病因。

[1]Elks CE,Perry JR,Sulem P,et al.Thirty new loci for age at menarche identified by a meta-analysis of genome-wide association studies[J].Nat Genet,2010,42(12):1077-1085.

[2]Bouskine A,Nebout M,Brücker-Davis F,et al.Low doses of bisphenol a promote human seminoma cell proliferation by activating PKA and PKG via a membrane G-protein-coupled estrogen receptor[J]. Environ Health Perspect,2009,117(7):1053-1058.

[3]Swan SH.Environmental phthalate exposure in relation to reproductive outcomes and other health endpoints in humans[J].Environ Res, 2008,108(2):177-184.

[4]Deng F,Tao FB,Liu DY,et al.Effects of growth environments and two environmental endocrine disruptors on children with idiopathic precocious puberty[J].Eur J Endocrinol,2012,166(5):803-809.

[5]Ozen S,Goksen D,Darcan S.Agricultural pesticidesand precocious puberty[J].Vitam Horm,2014,94:27-40.

[6]蔡德培,喬麗麗,鄭力行.環(huán)境內(nèi)分泌干擾物與兒童性早熟發(fā)病的關(guān)系[J].上海醫(yī)藥,2013,34(6):26-31.

[7]Yum T,Lee S,Kim Y.Association between precocious puberty and some endocrine disruptors in human plasma[J].J Environ Sci Health ATox Hazard Subst Environ Eng,2013,48(8):912-917.

[8] Bird A.Perceptions of epigenetics[J].Nature,2007,447(7143): 396-398.

[9]Gibney ER,Nolan CM.Epigenetics and gene expression[J].Heredity (Edinb),2010,105(1):4-13.

[10]Collotta M,Bertazzi PA,Bollati V.Epigenetics and pesticides[J]. Toxicology,2013,307,35-41.

[11]Christensen BC,Marsit CJ.Epigenomics in environmental health[J]. Front Genet,2011,2:84.

[12]Fleisch AF,Wright RO,Baccarelli AA.Environmental epigenetics:a role in endocrine disease?[J].J Mol Endocrinol,2012,49(2): R61-R67.

[13]Knower KC,To SQ,Leung YK,et al.Endocrine disruption of the epigenome:a brest cancer link[J].Endocr Relat Cancer,2014,21(2): T33-T55.

[14]Parent AS,Rasier G,Gerard A,et al.Early onset of puberty:tracking genetic and environmental factors[J].Horm,Res,2005,64(suppl 2): 41-47.

[15]Guerrero-Bosagna C,Skinner MK.Environmentally induced epigenetic transgenerational inheritance of phenotype and disease[J].Mol Cell Endocrinol,2012,354(1-2):3-8.

[16]Lomniczi A,Loche A,Castellano JM,et al.Epigenetic control of female puberty[J].Nat Neurosci,2013,16(3):281-289.

[17]Manikkam M,Tracey R,Guerrero-Bosagna C,et al.Plastics derived endocrine disruptors(BPA,DEHP and DBP)induce epigenetic transgenerational inheritance of obesity,reproductive disease and sperm epimutations[J].PLoS One,2013,8(1):e55387.

[18]Susiarjo M,Sasson I,Mesaros C,et al.Bisphenol a exposure disrupts genomic imprinting in the mouse[J].PLoS Genet,2013,9(4): e1003401.

[19]Qin XY,Fukida T,Yang L,et al.Effects of bisphenol A exposure on the proliferation and senescence of nomal human mammary epithelial cells[J].Cancer Biol Ther,2012,13(5):296-306.

[20]Doherty LF,Bromer JG,Zhou Y,et al.In utero exposure to diethylstilbestrol(DES)or bisphenol-A(BPA)increases EZH2 expression in the mammary gland:an epigenetic mechanism linking endocrine disruptors to breast cancer[J].Horm Cancer,2010,1(3):146-155.

[21]Tilghman SL,Bratton MR,Segar HC,et al.Endocrine disruptor regulation of microRNA expression in breast carcinoma cells[J].PLoS One,2012,7(3):e32754.

R729

A

1003—6350（2017）01—0122—02

2016-05-05)

廣東省深圳市科創(chuàng)委資助項(xiàng)目（編號(hào)：JCYJ20140416141331504）

曹科。E-mail：cocoa526878@126.com

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.01.038