雙酚A 雌性生殖毒性及其機(jī)制研究進(jìn)展

梁書秋， 馬明月

（1. 沈陽醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理學(xué)專業(yè)2018 級(jí)碩士研究生， 遼寧 沈陽110034； 2. 公共衛(wèi)生學(xué)院毒理學(xué)教研室）

雙酚A （ bisphenol A， BPA ） 是一種酚類環(huán)境雌激素， 進(jìn)入機(jī)體可產(chǎn)生類似生物體自身激素的作用， 長期暴露可能對(duì)生殖、 發(fā)育具有潛在危害［1］。 BPA 廣泛用于消費(fèi)品中， 例如嬰兒奶瓶、醫(yī)療器械等［2］， 主要通過口腔和皮膚接觸等進(jìn)入人體， 其對(duì)神經(jīng)、 神經(jīng)內(nèi)分泌、 免疫、 心血管、代謝和基因毒性等產(chǎn)生影響［3-4］。 由于人群中BPA暴露是普遍存在的， 因此BPA 對(duì)健康影響成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。 本文主要就BPA 的雌性生殖毒性及其機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 雌性生殖器官的影響

1.1 卵巢的影響 卵巢主要功能是產(chǎn)生卵細(xì)胞，分泌激素， 以促進(jìn)女性性征的發(fā)育并維持。 李昱辰等［5］研究發(fā)現(xiàn)， 未成年大鼠連續(xù)BPA 暴露可引起卵巢原始／初級(jí)卵泡的比例減少， 表明BPA 對(duì)未成年大鼠卵巢發(fā)育具有一定抑制作用， 其機(jī)制可能與閉鎖卵泡比例增加有關(guān)。 有研究發(fā)現(xiàn)， BPA在任何劑量下都能導(dǎo)致次級(jí)卵泡數(shù)量顯著下降［6］。曹羽明等［7］研究發(fā)現(xiàn)， BPA 對(duì)小鼠卵巢存在非單一劑量效應(yīng)， 亞慢性暴露于低劑量BPA 可引起小鼠卵巢儲(chǔ)備功能下降。 雌性SD 大鼠暴露于高劑量BPA， 可導(dǎo)致囊性卵泡增多， 黃體減少， 腔性卵泡減少［8］。 Hunt 等［9］將7 月齡的恒河猴胚胎暴露在BPA 中， 這一時(shí)期是卵泡的形成時(shí)期， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)卵巢上多卵母細(xì)胞的異常卵泡顯著增多， 且持續(xù)存在一些沒有卵泡細(xì)胞包裹的卵母細(xì)胞， 表明BPA 暴露影響了正常卵泡的形成。 Zhu 等［10］為了探討B(tài)PA 對(duì)小鼠卵泡發(fā)育和雌性生殖干細(xì)胞的影響及其可能的作用機(jī)制， 給予雌性CD-1 小鼠腹腔注射12.5、 25 和50 mg／ （kg·d） 的BPA， 結(jié)果顯示高濃度的BPA 抑制了卵泡的發(fā)育， 尤其是原始卵泡、 初級(jí)卵泡和黃體的發(fā)育； BPA 上調(diào)凋亡相關(guān)蛋白SAFB 樣轉(zhuǎn)錄調(diào)制器（SLTM） 表達(dá)，引起卵泡閉鎖； 此外， BPA 可誘導(dǎo)培養(yǎng)的雌性生殖干細(xì)胞（FGSCs） 凋亡， 表明BPA 對(duì)卵巢卵泡發(fā)育和FGSCs 的影響， 尤其是對(duì)FGSCs 的影響，提示了BPA 導(dǎo)致雌性不育的一種新的機(jī)制。

1.2 子宮的影響 王慧等［11］發(fā)現(xiàn)雌性小鼠暴露于BPA 環(huán)境下， 子宮系數(shù)隨劑量的增大而增大， 子宮腺體上皮萎縮， 腺體結(jié)構(gòu)紊亂， 炎癥細(xì)胞增多。出生后（PND0-10） 的大鼠暴露于BPA 會(huì)加速青春期的開始， 引起大鼠子宮的退化和形態(tài)的變化，并增加凋亡反應(yīng)率［12］。 還有研究表明， BPA 暴露會(huì)損害雌性小鼠子宮的接受能力， 該能力是胚胎植入成功的重要一步， 在妊娠期0.5 ～3.5 d 的小鼠， 暴露于不同劑量BPA 0、 0.025、 0.5、 10、40、 100 mg／ （kg·d）， 可發(fā)現(xiàn)在最高劑量組， 子宮接受能力受損［13］。 圍產(chǎn)期BPA 暴露， 可干擾小鼠的生長發(fā)育， 并且當(dāng)小鼠成年并懷孕時(shí)， 緊密連接蛋白在子宮上皮的特殊表達(dá)， 減少了著床部位的數(shù)量［14］。 Gtupta 等［15］從發(fā)情的成年大鼠體內(nèi)分離子宮， 記錄其自發(fā)體外收縮， 測(cè)定BPA積累濃度對(duì)其的影響， 并且使用抑制劑評(píng)估一氧化氮和鳥苷環(huán)化酶參與BPA 導(dǎo)致的子宮收縮力的變化， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， BPA 以濃度依賴的方式，通過亞硝化機(jī)制降低自發(fā)性子宮收縮的頻率與幅度。

1.3 乳腺的影響 有研究表明低劑量環(huán)境內(nèi)分泌干擾物， 可增加芳香化酶活性， 促進(jìn)雌二醇生物合成， 促進(jìn)乳腺細(xì)胞增殖［16］。 以FVB-GFP 轉(zhuǎn)基因小鼠為模型， 借助泵移植途徑將懷孕第9 天的雌性小鼠暴露在0、 25、 250 ng／kg BPA 中， 結(jié)果表明， BPA 暴露能夠改變雌性FVB-GFP 孕鼠乳腺導(dǎo)管形態(tài)結(jié)構(gòu)和子宮中胎位點(diǎn)分布， 小鼠乳腺增生性導(dǎo)管結(jié)構(gòu)比例顯著增高［17］。 子宮內(nèi)BPA 暴露還會(huì)破壞哺乳動(dòng)物的乳腺發(fā)育， 增加腫瘤易感性［18］。 有研究顯示， 在產(chǎn)前暴露于BPA 可改變產(chǎn)后仔鼠乳腺的蛋白表達(dá)水平， 其中包括波形蛋白（vimentin）、 14-3-3 蛋白表達(dá)上調(diào)， 富含半胱氨酸型酸性蛋白（SPARC） 表達(dá)水平下調(diào)， 同時(shí)，BPA 還誘導(dǎo)仔鼠乳腺中信號(hào)蛋白c-Raf、 p-Akt、p-ERKs表達(dá)上調(diào)， 腫瘤壞死因子-β （TGF-β） 表達(dá)下調(diào)， 上述這些蛋白表達(dá)的變化與腫瘤發(fā)生的易感性增加一致［19］。

1.4 輸卵管的影響 卵母細(xì)胞從卵巢通過輸卵管進(jìn)行受精， 受精成功后， 受精卵將繼續(xù)通過輸卵管， 進(jìn)入子宮。 因此， 正常的輸卵管功能是生育所必需的［20］。 BPA 對(duì)輸卵管主要是進(jìn)行性增殖性損傷。 Newbold 等［21］觀察到成年CD-1 小鼠的輸卵管在產(chǎn)前暴露于低劑量BPA， 小鼠的輸卵管出現(xiàn)進(jìn)行性增生性病變。

1.5 陰道的影響 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示， BPA 可引起雌性動(dòng)物陰道開口時(shí)間提前、 動(dòng)情周期不規(guī)則、 子宮濕重增加、 子宮／體質(zhì)量比顯著增高、 平滑肌厚度及宮腔上皮高度增加等［22］。 徐耿等［23］采用105只8 周齡SPF 級(jí)CD-1 小鼠， 分成4 個(gè)劑量組， 孕期（受孕0 ～18 d） 分別給予0、 8、 40、 200 mg／kg BPA， 發(fā)現(xiàn)低、 中、 高劑量組的子代雌鼠陰道開口時(shí)間和陰道開口提前率均高于對(duì)照組。 但王娟等［24］連續(xù)3 d 給予SD 大鼠200、 400、 800 mg／kg BPA， 發(fā)現(xiàn)各組大鼠陰道開口率均為0， 表明BPA 暴露未能明顯促進(jìn)陰道的發(fā)育。

2 下丘腦-垂體-性腺軸的影響

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物在環(huán)境中普遍存在， 并可能通過下丘腦-垂體-性腺軸水平上損害生殖功能，發(fā)展中的垂體腺對(duì)暴露環(huán)境內(nèi)分泌干擾物比較敏感， 并可能發(fā)生性別特異的影響［25］。 BPA 處理的雌性金魚下丘腦-垂體-性腺軸相關(guān)基因sgnrh、fshβ、 lhβ 表達(dá)明顯減少， 卵巢未見性類固醇激素水平改變， 卵巢未見TUNEL、 PCNA 染色， 提示BPA 可能通過性腺軸減少卵巢成熟［26］。 在下丘腦-垂體水平上， BPA 暴露可導(dǎo)致雌性后代中Kiss-1、GnRH 和FSH 的mRNA 表達(dá)升高； 在性腺軸水平，BPA 暴露導(dǎo)致芳香化酶表達(dá)水平和雌激素合成升高［27］。 采用BPA 誘導(dǎo)青春前期雌性大鼠中樞性性早熟模型研究發(fā)現(xiàn)， BPA 暴露導(dǎo)致雌性大鼠性早熟的毒性機(jī)制中， 涉及中樞性關(guān)鍵基因Kiss-1／GPR54 mRNA 的提前表達(dá)， 并上調(diào)編碼蛋白kisspeptin 水平， 繼而活化下丘腦神經(jīng)元細(xì)胞合成GnRH， 激活下丘腦-垂體-性腺軸， 導(dǎo)致青春發(fā)育啟動(dòng)和性發(fā)育提前［28］。 子宮內(nèi)低劑量暴露BPA 對(duì)CD-1 雌性小鼠的子代生殖組織的影響， 包括陰道濕重減少， 子宮內(nèi)膜固有層減少， 溴脫氧尿苷與子宮內(nèi)膜腺上皮DNA 結(jié)合增加， 子宮內(nèi)膜腔上皮細(xì)胞和下層基質(zhì)中雌激素受體和孕酮受體表達(dá)量增加， 此外， BPA 誘導(dǎo)的下丘腦-垂體-性腺軸功能的改變可能進(jìn)一步加劇仔鼠3 個(gè)月時(shí)觀察到的異常［29］。 Ternández 等［30］研究發(fā)現(xiàn)， 新生仔鼠暴露于500 mg／50 ml BPA， 可造成其下丘腦-垂體-性腺軸不可逆轉(zhuǎn)的改變， 導(dǎo)致仔鼠停止排卵和不孕癥。 低劑量BPA 暴露14 d 會(huì)影響成年斑馬魚的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)， 并可以觀察到腺垂體的變化，BPA 在1 μg／L 時(shí)具有雌激素作用， 芳香化酶基因CYP19b 表達(dá)較對(duì)照組明顯降低， 在較高劑量（100 和1 000 μg／L） 時(shí)組織學(xué)圖像顯示已損害促性腺激素細(xì)胞， 說明性腺神經(jīng)內(nèi)分泌軸功能發(fā)生變化， 促性腺激素合成失調(diào)， 這將直接影響到雌性的生育能力和生殖能力， 干擾卵巢的正常功能［31］。 GPR173 是一種高度保守的G 蛋白偶聯(lián)受體， 與下丘腦-垂體-性腺生殖軸相關(guān)， 在大腦和卵巢中表達(dá)， McIlwraith 等［32］研究顯示， BPA 暴露可顯著降低Gpr173 mRNA 表達(dá)水平， 從而影響生殖功能， 這可能是未來生殖健康的治療靶點(diǎn)。

3 BPA 女性生殖系統(tǒng)影響的流行病學(xué)調(diào)查

全世界每年生產(chǎn)350 多萬噸BPA， 其中超過100 噸被排放到大氣中， 通過皮膚和口腔等方式進(jìn)入人體［33］。 Dualde 等［34］對(duì)母乳中的BPA 進(jìn)行了大規(guī)模的生物監(jiān)測(cè)研究， 結(jié)果顯示BPA 的檢測(cè)率為83%， 而最高 濃度達(dá) 到42 ng／ml。 La Rocca等［35］測(cè)量了可生育婦女和不育婦女血漿中BPA 的濃度， 發(fā)現(xiàn)不孕婦女體內(nèi)BPA 的平均濃度是可生育婦女的2.4 倍（OR ＝2.4， 95%CI： 1.0 ～5.9）。有研究顯示， 婦女血清中BPA 的濃度可能與子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)生有關(guān)； 此外在BPA 作用下可能發(fā)展的另一種疾病是多囊卵巢綜合征（PCOS），表現(xiàn)為生殖和代謝紊亂， 如缺乏排卵和高雄激素，本病以卵泡發(fā)育紊亂為特征， 與不孕癥的發(fā)生有關(guān)［36-37］。 Takeuchi 等［38］的研究發(fā)現(xiàn)PCOS 患者血清中BPA 的濃度明顯升高。 而另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，尿中BPA 濃度顯著增加， 與子癇前期的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)［39］。

4 BPA 影響雌性生殖系統(tǒng)的相關(guān)機(jī)制

4.1 表觀遺傳學(xué)機(jī)制 來自體外和體內(nèi)模型的多項(xiàng)證據(jù)表明， 子宮內(nèi)暴露于環(huán)境干擾物引起的表觀遺傳修飾可導(dǎo)致基因表達(dá)的改變， 這種改變可能會(huì)持續(xù)終生［40］。 為了確定其對(duì)雌性生殖生理學(xué)的影響并研究與生殖相關(guān)的基因表達(dá)水平的變化是否由組蛋白修飾引起， 與環(huán)境暴露一致的BPA濃度被施用于斑馬魚染毒3 周， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5 μg／ L BPA可能通過組蛋白修飾介導(dǎo)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化下調(diào)卵母細(xì)胞成熟促進(jìn)信號(hào)， 促進(jìn)成熟卵泡細(xì)胞凋亡， 表明BPA 對(duì)雌性生殖系統(tǒng)的負(fù)面影響可能是由于其上游解除表觀遺傳機(jī)制的能力［41］。

在子宮內(nèi)暴露BPA 也被發(fā)現(xiàn)能使Hoxa10 基因的啟動(dòng)子和內(nèi)含子中的特定CpG 位點(diǎn)去甲基化，導(dǎo)致2 周齡雌性后代子宮內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄的上調(diào)［42］。妊娠期暴露BPA 可促進(jìn)子代成年雌鼠卵巢產(chǎn)生卵泡， 顯著降低生殖激素的含量及活性， 顯著增加卵巢激素受體的含量， 抑制卵巢激素受體和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT） 的轉(zhuǎn)錄， 對(duì)子代產(chǎn)生生殖損傷［43］。

Rodosthenous 等［44］的研究表明， BPA 暴露導(dǎo)致顆粒細(xì)胞中miR-27b-3p 的表達(dá)水平下調(diào)， 還可導(dǎo)致其靶基因Fas 死亡結(jié)構(gòu)域（FADD）、 胰島素樣生長因子-1 （IGF-1） 和PPARγ 表達(dá)上調(diào)，可能對(duì)卵泡生長和卵母細(xì)胞成熟產(chǎn)生毒性作用，提示BPA 可以調(diào)節(jié)非編碼RNA 相關(guān)的靶基因， 從而產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。

4.2 氧化應(yīng)激機(jī)制 氧化應(yīng)激是BPA 的另一種毒性機(jī)制。 BPA 可降低抗氧化酶水平， 增加自由基和脂質(zhì)過氧化的生成， 引起氧化應(yīng)激損傷［45］。 研究顯示， BPA 會(huì)損害抗氧化系統(tǒng)的平衡， 通過抑制抗氧化酶活性， 使抗氧化基因表達(dá)下調(diào)， 提高顆粒細(xì)胞中的NO 和MDA 水平， 導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化，從而引起卵巢毒性［45-46］。

4.3 雌激素受體途徑 BPA 是一種擬雌激素， 而典型的雌激素受體包括ERα 和ERβ， 具有不同的生物學(xué)功能。 BPA 的雌激素樣作用取決于兩種雌激素受體在不同組織中的分布和表達(dá)， 一般認(rèn)為BPA 與雌激素受體完全結(jié)合， 形成配體-受體復(fù)合物， 通過與雌激素反應(yīng)元件結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達(dá)［47］。 Pollock 等［48］用雌激素拮抗劑預(yù)處理可顯著降低BPA 在子宮的分布， 表明BPA 與雌激素受體在體內(nèi)存在相互作用。

4.4 非雌激素受體途徑 BPA 不僅能通過經(jīng)典的雌激素受體途徑介導(dǎo)基因的表達(dá)， 而且通過膜雌激素受體（mER） 快速激活非雌激素依賴性信號(hào)通路［49］。 GPER 是最常見的mER 之一， 已被證實(shí)在BPA 的毒性作用中發(fā)揮重要作用， 有研究證實(shí)，BPA 可以通過GPER 依賴途徑參與乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲［50］。 BPA 也能與雌激素相關(guān)受體γ（ERRγ） 結(jié)合， 據(jù)報(bào)道， 乳腺癌的發(fā)展是由BPA通過ERRγ 依賴性信號(hào)通路介導(dǎo)的［45］。

5 小結(jié)與展望

BPA 作為一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物， 其暴露在人群中普遍存在的， 如果長時(shí)間低劑量接觸， 可在體內(nèi)蓄積， 影響人體 的正常內(nèi)分泌功能， 干擾激素分泌， 從而損傷雌性生殖系統(tǒng)功能， 嚴(yán)重的可導(dǎo)致不孕不育。 BPA 暴露導(dǎo)致雌性生殖系統(tǒng)損害的機(jī)制尚未十分明確， 在實(shí)驗(yàn)過程中受多種因素影響， 如暴露時(shí)間、 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類、 暴露劑量、暴露途徑等， 故建立良好的動(dòng)物模型， 同時(shí)結(jié)合人群流行病學(xué)調(diào)查， 有助于我們?nèi)媪私釨PA 的生殖毒性。 近些年來表觀遺傳學(xué)的興起， 給機(jī)制研究提供一種新思路， 非編碼RNA、 DNA 甲基化及組蛋白修飾等都將為其機(jī)制研究提供進(jìn)一步線索。