雙酚A對人類生殖系統(tǒng)的影響及作用機(jī)制研究進(jìn)展

孫麗聰，莊太鳳，王碩，郝曉宇

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院，北京100023

雙酚A（BPA）是一種高產(chǎn)量的合成化學(xué)產(chǎn)品，化學(xué)式（CH3）2C（C6H4OH）2，最早于1891 年由Dianin合成，具有輕巧、透明、耐熱、可著色、易于模制等特點(diǎn)。BPA 主要存在于日常生活的消費(fèi)品中，如聚碳酸酯水瓶、食品儲存容器、環(huán)氧樹脂襯里食品罐、牙科密封劑以及兒童用具等［1］。研究表明，BPA 暴露主要通過飲食和皮膚接觸發(fā)生［2］，普通人群血清BPA 為0～1.9 ng/mL，在我國城市和農(nóng)村人群尿液樣本中BPA 檢出率均超過80%［3］。BPA 在母嬰來源的樣本中亦有檢出，如卵巢濾泡液（1～2 ng/mL）、母乳（0.28～0.97 ng/mL）、初乳（1～7 ng/mL）、母血血清（1.56 ng/mL）及臍帶血血清（1.7 ng/mL）［4］。近年來，隨著BPA 應(yīng)用的普及，研究發(fā)現(xiàn)其是一種典型的內(nèi)分泌干擾物，與多種疾病發(fā)生相關(guān)，可對人類生殖系統(tǒng)造成損傷?，F(xiàn)將BPA 對人類生殖系統(tǒng)的影響及作用機(jī)制的研究進(jìn)展綜述如下，旨在為限制BPA的應(yīng)用提供更多的理論依據(jù)。

1 BPA對男性生殖系統(tǒng)的影響及作用機(jī)制

1.1 BPA 對睪丸的影響及機(jī)制 動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著BPA 暴露濃度的增加，睪丸質(zhì)量及精子密度、活力、存活率降低，而精子畸形率增加［5］；同時(shí)，BPA 對睪丸組織產(chǎn)生病理學(xué)損傷，主要表現(xiàn)為生精小管萎縮、生精細(xì)胞和支持細(xì)胞排列紊亂、細(xì)胞間空泡化形成、精原細(xì)胞數(shù)量明顯減少、部分生精細(xì)胞脫落至管腔等［6］。

研究發(fā)現(xiàn)，BPA 可通過抗雄激素的作用抑制支持細(xì)胞的增殖［7］；并通過多種信號通路促進(jìn)支持細(xì)胞凋亡，如磷脂酰肌醇3 酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/叉頭轉(zhuǎn)錄因子1（FOXO1）、Fas/FasL、鈣調(diào)蛋白/鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）信號通路及線粒體凋亡途徑等，其中半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）的激活是中心環(huán)節(jié)［8］。

1.1.1 PI3K/Akt/FOXO1 信號通路 PI3K/Akt/FOXO1 信號通路中PI3K 是肌醇脂物質(zhì)的激酶，Akt是PI3K 的下游蛋白［9］。當(dāng)PI3K/Akt 被激活后，Akt進(jìn)入細(xì)胞核，抑制核內(nèi)FOXO1，誘導(dǎo)相關(guān)促凋亡蛋白FasL、Bad 等的表達(dá)，并通過抑制Caspase-9 蛋白酶活性，最終抑制下游Caspases-3 激活發(fā)揮抗凋亡作用［10］。在PI3K/Akt/FOXO1 信號通路中，磷酸酶和張力蛋白同源物（PTEN）、N-鈣黏蛋白（N-cad?herin）、波形纖維蛋白（Vimentin）、多聚ADP 核糖聚合酶（PARP）等發(fā)揮著不同的作用。PTEN 蛋白是PI3K/Akt 途徑的負(fù)性調(diào)節(jié)信號，可下調(diào)PI3K 和Akt的水平。在睪丸支持細(xì)胞中，功能蛋白N-cadherin低表達(dá)可能會促進(jìn)生精細(xì)胞凋亡，骨架蛋白Vimen?tin 對于支持細(xì)胞和生精細(xì)胞的連接起重要作用。PARP 是一類蛋白質(zhì)翻譯后修飾酶［11］，Caspase-3 可裂解PARP 并阻斷其活化時(shí)對ATP 的消耗，導(dǎo)致其修復(fù)DNA 能力下降，從而促進(jìn)凋亡進(jìn)程。BPA 暴露后，N-cadherin、Vimentin 蛋白表達(dá)均下降，而PTEN蛋白水平升高，導(dǎo)致Akt 和Procaspase-3、FOXO1、PARP 總蛋白表達(dá)均下降，Caspase-3 表達(dá)顯著升高，從而誘導(dǎo)支持細(xì)胞凋亡［12］。

1.1.2 Fas/FasL 信號通路 Fas/FasL 信號通路由Fas受體和FasL 配體共同組成。BPA 可促進(jìn)FasL 與Fas 結(jié)合，募集胞內(nèi)因子如相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域和Cas?pase-8，形成寡聚死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物（DISC）；DISC剪切并激活執(zhí)行細(xì)胞凋亡的Caspase-3，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［13］。BPA 還可通過誘導(dǎo)睪丸支持細(xì)胞XIAP mRNA 及總蛋白表達(dá)降低，提高XAF1 蛋白表達(dá)，來激活Fas/FasL信號通路，誘導(dǎo)支持細(xì)胞凋亡。QIAN等［14］研究顯示，BPA 暴露可顯著增加小鼠睪丸支持細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，從而影響CaMKⅡ的磷酸化水平，激活鈣蛋白酶1，進(jìn)而激活Caspase-12、Caspase-9，活化的Caspase-9可剪切并激活Caspase-3，最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡。

1.1.3 線粒體凋亡途徑 在青春期小鼠睪丸中，BPA 暴露可通過促進(jìn)線粒體細(xì)胞色素C 釋放，激活Caspase-3 并導(dǎo)致小鼠精母細(xì)胞（GC2 細(xì)胞）的損傷［13］，提示BPA 可通過線粒體凋亡途徑誘導(dǎo)生殖細(xì)胞凋亡。線粒體中含有Bcl-2、Bax等細(xì)胞因子：Bcl-2是Bcl家族中的抗凋亡成員，可以延緩細(xì)胞色素C從線粒體釋放到細(xì)胞溶膠中；而Bax是Bcl家族中的促凋亡成員，通過促進(jìn)細(xì)胞色素C 向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移來減弱Bcl-2 的細(xì)胞保護(hù)作用。BPA 暴露可顯著上調(diào)睪丸組織中Bax表達(dá)，且呈劑量依賴性。Bax表達(dá)增加促進(jìn)了細(xì)胞色素C 從線粒體釋放到胞質(zhì)中，繼而依次激活下游Caspase-9和Caspase-3，最終誘發(fā)小鼠睪丸組織中生殖細(xì)胞凋亡［15］。

1.2 BPA對前列腺的影響及機(jī)制 研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量的BPA 對前列腺的影響有很大的差異。高劑量BPA 可能與前列腺發(fā)育受損、萎縮、質(zhì)量下降有關(guān)，而低劑量的BPA 可刺激前列腺間質(zhì)雄激素受體（AR）表達(dá)以促進(jìn)前列腺增生。BPA 可通過表皮生長因子受體（EGFR）/ERK/p53 信號通路、氧化應(yīng)激等誘導(dǎo)前列腺癌的發(fā)生［16］，因此BPA 被認(rèn)為是導(dǎo)致前列腺癌的潛在危險(xiǎn)因素之一。

前列腺癌分為雄激素非依賴性癌（如PC3、DUI45 細(xì)胞系）和雄激素依賴性癌（如LNCaP 細(xì)胞系），是男性生殖系最常見的惡性腫瘤，發(fā)病率隨年齡而增長。研究表明，BPA 通過其類雌激素作用誘導(dǎo)前列腺癌PC、DU145 細(xì)胞增殖，而其類雄激素作用刺激雄激素依賴性前列腺癌LNCaP 細(xì)胞增殖。在雄激素缺乏時(shí)，BPA 可激活功能性突變AR 等位基因（如T877A、T877S），刺激雄激素依賴性前列腺癌LNCaP細(xì)胞的增殖［17］。

BPA 通過激活EGFR/ERK/p53 信號通路使前列腺細(xì)胞周期阻滯，導(dǎo)致前列腺發(fā)育受損、萎縮、質(zhì)量下降。BPA 暴露后激活EGFR，其通過刺激ERK依賴性通路激活ERK，使Ser15 殘基上p53 的磷酸化，從而穩(wěn)定p53，誘導(dǎo)p27 和p21 表達(dá)水平增加，使細(xì)胞周期蛋白D1 表達(dá)下調(diào)，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯［16］。

2 BPA對女性生殖系統(tǒng)的影響及作用機(jī)制

2.1 BPA 對卵巢的影響及機(jī)制 BPA 對卵巢的影響主要表現(xiàn)在改變內(nèi)分泌顆粒細(xì)胞功能，如BPA 能干擾正常顆粒細(xì)胞GCs的細(xì)胞周期、甾體生成、氧化還原狀態(tài)和凋亡，導(dǎo)致卵泡生長、卵巢生理性血管生成、卵母細(xì)胞存活和成熟的破壞［18-19］；并且，BPA 可促進(jìn)原始卵泡向初級卵泡轉(zhuǎn)化，從而加速原始卵泡池的耗竭［20］；BPA還可抑制卵泡生長，呈劑量依賴性降低雌二醇水平。

Pten 信號通路是卵泡激活的負(fù)調(diào)控因子，被稱為卵泡激活的制動器［21］。BPA 通過PTEN 信號通路誘導(dǎo)小鼠卵巢原始卵泡過度過早激活，促進(jìn)原始卵泡向初級卵泡轉(zhuǎn)化，從而使原始卵泡池中的原始卵泡數(shù)量顯著減少［21］。

BPA 能使卵巢癌細(xì)胞OVCAR-3 的遷移能力顯著增強(qiáng)，可通過上調(diào)OVCAR-3細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）2、MMP-9和N-cadherin 基因表達(dá)及蛋白表達(dá)水平，從而促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移［22］。低劑量BPA可調(diào)節(jié)卵巢癌基因表達(dá)譜，并通過典型Wnt 途徑促進(jìn)上皮－間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的遷移和侵襲。BPA 暴露刺激OVCAR-3細(xì)胞增殖，并以雌激素受體α（ERα）路徑依賴的方式增加其能量代謝。BPA 可導(dǎo)致人卵巢顆粒KGN 細(xì)胞內(nèi)ROS 生成水平增加而抗氧化能力降低，從而顯著降低KGN 細(xì)胞的活性?？傊珺PA不僅通過促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生，還通過降低抗氧化能力來誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。卵巢作為氧化應(yīng)激的主要靶點(diǎn)，BPA可導(dǎo)致多種損傷［23］。

轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）信號通路是細(xì)胞生長、凋亡、細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)等細(xì)胞過程中的重要途徑。TGF-β導(dǎo)致Smads3 磷酸化，并與Smad4 形成復(fù)合物，然后進(jìn)入細(xì)胞核，作為TGF-β 反應(yīng)元件的轉(zhuǎn)錄因子［24］。BPA 暴露可誘導(dǎo)TGF-β 途徑抑制劑SnoN 和靶轉(zhuǎn)錄因子c-Fos 的表達(dá)。c-Fos 是轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白1 的成員，主要參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分化和增殖，導(dǎo)致TGF-β 下游靶點(diǎn)Smad3 磷酸化降低，進(jìn)而促進(jìn)卵巢癌BG-1細(xì)胞增殖［25］。

2.2 BPA 對子宮的影響及機(jī)制 BPA 的類雌激素作用可以誘導(dǎo)子宮肌瘤的發(fā)生，并干擾胚胎著床，影響子宮的正常功能，其機(jī)制可能與G 蛋白偶聯(lián)受體30（GPR30）、EGFR 及其下游絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）／ERK／c-fos 信號通路的激活有關(guān)。BPA暴露可誘導(dǎo)子宮平滑肌瘤組織中GPR30、EGFR 表達(dá)升高，激活Src、EGFR、Ras和MAPK非基因組信號通路以誘導(dǎo)子宮肌瘤ht-UtLM 細(xì)胞增殖；在暴露于BPA 的ht-UtLM 細(xì)胞中，EGFR、Ras 和p44/42 MAPK被磷酸化，同時(shí)激活Src、ER，再通過細(xì)胞內(nèi)分子SOS1 和Grb2 啟動MAPK 信號傳導(dǎo)，從而促進(jìn)ht-UtLM細(xì)胞增殖［26］。

在子宮蛻膜化過程中，BPA 暴露導(dǎo)致子宮內(nèi)膜間質(zhì)中孕激素受體表達(dá)下調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞增殖并損害著床［27］。在胚胎著床時(shí)，BPA 暴露的子宮組織中Fgf1、Fgf7、Fgf9 和Fgf18 表達(dá)水平明顯升高，引起子宮間質(zhì)心臟神經(jīng)脊衍生物表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子2 表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致FGFR/ERK 通路持續(xù)激活，上皮細(xì)胞增殖增強(qiáng)，使子宮對胚胎著床不敏感。有研究表明，BPA暴露會損害小鼠胚胎著床并影響小鼠子宮蛻膜化。此外，GPR30 能與BPA 結(jié)合并迅速調(diào)節(jié)雌激素作用。BPA 通過GPR30 激活ERK1/2 和C-fos，誘導(dǎo)激活ERK 調(diào)節(jié)信號，且該作用方式有別于ERα調(diào)節(jié)信號［28］。研究表明小鼠子宮BPA 暴露可導(dǎo)致同源框A10基因甲基化減少，從而使ER 僅與HOXAIO 雌激素反應(yīng)元件（ERE）結(jié)合增加，導(dǎo)致ERE 驅(qū)動的基因表達(dá)增加。

Wnt/β-catenin 信號通路是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和發(fā)育的一個(gè)關(guān)鍵信號通路。Wnt蛋白與細(xì)胞膜受體的卷曲蛋白（如mzzled、Frz）結(jié)合并進(jìn)入細(xì)胞核，與核內(nèi)Tcf/Lef位點(diǎn)結(jié)合后啟動下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)抑制劑骨形態(tài)蛋白DKKl 蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)胚胎細(xì)胞凋亡［23］。

綜上所述，BPA普遍存在于人們的生產(chǎn)生活中，可通過多種轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及氧化應(yīng)激作用對生殖系統(tǒng)產(chǎn)生危害，包括造成睪丸支持細(xì)胞凋亡，精子質(zhì)量下降、活性率降低，誘導(dǎo)前列腺癌、卵巢癌發(fā)生，加速原始卵泡的耗竭，促進(jìn)子宮肌瘤發(fā)生及損傷胚胎著床等，嚴(yán)重影響生殖系統(tǒng)正常的生理功能。雖然目前對BPA 生殖毒性的作用機(jī)制已有一定了解，但其具體分子機(jī)制尚未完全了解，需要更深層次的研究與總結(jié)。