DEHP對哺乳動物生殖毒性的研究進展

李亞妮，張晨曦，馮婉婷

(延安大學 石油工程與環(huán)境工程學院，陜西 延安 716000)

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(environmental endocrine disruptors,EEDs)是一類具有干擾機體正常內(nèi)分泌系統(tǒng)穩(wěn)定和調(diào)控作用的物質(zhì)[1]。鄰苯二甲酸酯是一類化學合成物質(zhì)，已廣泛應用于醫(yī)療、汽車和消費品工業(yè)[2]。鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(di-(2-ethylhexyl)phathalate,DEHP)是最常用的鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)，不僅用于工業(yè)(如塑料、合成橡膠、涂料、黏合劑、化工合成)，還可用于農(nóng)業(yè)(如殺蟲劑)、醫(yī)療(如醫(yī)療用具)和食品包裝、化妝品和兒童玩具等領域[2-3]。由于DEHP與材料分子之間連接松散(以氫鍵或范德華力連接)，因此，會隨著使用時間的推移從塑料制品中解離出來，并遷移至大氣、水和土壤中[4-5]，人和動物可經(jīng)口腔和皮膚攝入環(huán)境中的DEHP[6-7]。DEHP是一種難降解的有機化合物，進入機體后會在生物體內(nèi)富集，因而對動物和人類的健康產(chǎn)生嚴重的威脅，如免疫和代謝系統(tǒng)[8-9]。由于DEHP是一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，具有干擾動物和人類內(nèi)環(huán)境的內(nèi)分泌作用，因此DEHP對哺乳動物的生殖毒性研究也引起了廣泛的關注，已成為國內(nèi)外學者研究的熱點。本文概括了近些年來DEHP對生殖毒性在生殖器官、神經(jīng)毒性和內(nèi)分泌毒性等這些方面的研究成果，并對該領域的研究進行了展望，為進一步研究DEHP的毒理作用提供理論依據(jù)，也為防治環(huán)境內(nèi)分泌污染物提供理論依據(jù)。

1 DEHP對動物生殖器官的毒性作用

卵巢是雌性動物一個重要的生殖器官。卵巢的主要功能是產(chǎn)生卵泡和內(nèi)分泌平衡，卵泡形成異?？蓪е侣殉苍缢ド踔敛辉胁挥齕10]。DEHP作為一種環(huán)境內(nèi)污染物可引起人類和動物卵巢功能的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，DEHP可通過損傷卵巢儲備功能、抑制竇卵泡生長并影響卵子質(zhì)量而降低女性生育力甚至導致女性不孕[11-12]；動物研究也發(fā)現(xiàn)，DEHP引起原始卵泡發(fā)育異常，動情周期紊亂，卵子成熟異常，而且DEHP也會影響卵巢性激素的正常分泌，激活過氧化物酶體增殖因子活化受體(PPARs)進而改變下丘腦-垂體-卵巢軸的正常調(diào)節(jié)機制[13]。王心等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期DEHP暴露降低早期胚胎著床數(shù)和中、晚期胚胎及活胎數(shù)，同時也降低了胚胎及胎盤的重量，Rattan等[15]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前暴露于DEHP可導致小鼠激素代謝紊亂，對卵巢功能產(chǎn)生多代和跨代影響，而青春期高劑量DEHP暴露也使雌性大鼠孕酮分泌增加及卵巢組織類固醇激素合成快速調(diào)節(jié)蛋白(StAR)和膽固醇側鏈裂解酶(P450scc)表達水平降低，從而影響大鼠的生長發(fā)育。Liu等[16]研究發(fā)現(xiàn)暴露于DEHP的小鼠哺乳時的原始卵泡數(shù)量和竇狀卵泡總數(shù)顯著減少，以及與類固醇產(chǎn)生、卵巢激素分泌和氧化應激相關的基因轉錄水平發(fā)生了顯著改變，導致17β-雌二醇減少和氧化應激增加，并且使雌性動物卵巢中DNA損傷標記物γH2AX的比例顯著升高進而增加卵巢凋亡水平以及抑制卵巢顆粒細胞的增殖。

DEHP不僅對雌性具有生殖毒性，對雄性也具有生殖毒性效應，主要發(fā)生在發(fā)育期，表現(xiàn)為對生殖細胞和組織的影響。在雄性大鼠，DEHP暴露從產(chǎn)后23 d到56 d或98 d推遲了青春期的啟動，減少了雄激素依賴的組織的重量，在900 mg/kg/day劑量組減少了血清中雄激素的水平，增加了血清中促黃體生成素的水平[17]，而暴露于更低劑量的DEHP從22 d到52 d沒有改變包皮分離或者雄激素敏感組織的重量[18]，但是出生后21 d到120 d的DEHP暴露卻影響了雄性精子和間質(zhì)細胞的數(shù)量[19]。青春期是一個以睪丸發(fā)育、促性腺激素釋放激素的分泌、精子形成和獲得生殖能力為特征的時期，也是內(nèi)分泌激素對環(huán)境暴露的敏感期[20-21]。在雄性小鼠，青春期連續(xù)28 d的DEHP(0，125，250和500 mg/kg)暴露減少了減少了精子數(shù)量并且引起生精上皮組織學異常和細胞凋亡[22]，而且出生后28 d到42 d的DHEP暴露(50或者200 mg/kg)減少了睪丸的重量和生殖器之間的距離[23]，但是青春期更低水平(5或者50 g/kg)的DEHP對雄性小鼠血清中雄激素的水平和雄激素敏感組織的重量并沒有產(chǎn)生影響[24]，表明DEHP對雄性激素和組織的影響具有明顯的劑量—效應關系。

2 神經(jīng)行為毒性

2.1 DEHP對海馬的影響

性激素對于大腦的發(fā)育非常重要，因而環(huán)境內(nèi)分泌干擾物可能會影響腦結構的發(fā)育和行為及認知過程。由于發(fā)育早期血腦屏障不成熟，因此在懷孕期或泌乳期，母本暴露DEHP和它的代謝產(chǎn)物可以通過胚胎或泌乳傳遞給后代，影響海馬突觸可塑性和生理機能，以及海馬體介導的記憶行為[25]。海馬是大腦邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，是學習記憶的重要腦區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前小鼠暴露于DEHP(500和750 mg/kg)減少了海馬齒狀回、CA1區(qū)和CA2區(qū)的錐體細胞[26]，出生后(16 d到22 d)的DEHP暴露減少了海馬CA3遠端的軸突標記和齒狀回和CA3區(qū)未成熟和成熟神經(jīng)元的細胞密度[27]，而且青春前期小鼠暴露DEHP也阻礙了腦內(nèi)神經(jīng)元樹突的發(fā)育，產(chǎn)生焦慮樣行為[28]，這些結果也表明海馬對DEHP具有敏感性。而海馬結構的損傷也會影響海馬內(nèi)N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體。NMDA受體是興奮性突觸上的離子性谷氨酸受體之一，對突觸連接的建立和正常的大腦功能至關重要。海馬中的NMDA受體參與了長時程增強(LTP)，受雌激素和其他性腺激素的影響。雌激素參與海馬興奮性突觸的形成，NR1存在于每個NMDA受體通道中，而NR2決定了NMDA受體在突觸傳遞、突觸可塑性和行為的特征[29]。據(jù)報道，NR2B在小鼠中的過表達不僅能促進突觸增強，而且在各種行為中表現(xiàn)出更強的學習和記憶能力，表明NR2B在突觸可塑性和記憶形成中至關重要[30]。文獻報道，產(chǎn)前DEHP暴露引起海馬神經(jīng)元退化，并且降低海馬內(nèi)N-甲基-D-天冬氨酸受體NR1和NR2B的表達，損傷小鼠的空間學習記憶能力[27，31]。

2.2 DEHP對神經(jīng)行為的影響

DEHP是一種性激素類的環(huán)境污染物，性激素不僅對于動物的性別分化有重要的作用，而且對于神經(jīng)行為的發(fā)育和形成具有重要的影響，甚至影響子代的發(fā)育。DEHP具有擬雌激素作用，而雌激素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中對人和實驗動物的情緒、恐懼、焦慮、抑郁、認知和記憶等多種功能具有非常重要的調(diào)節(jié)作用[32]。雌激素的這些神經(jīng)生物學反應被認為是通過兩種不同的雌激素受體系統(tǒng)即ERα和ERβ發(fā)揮作用。圍產(chǎn)期是腦發(fā)育的關鍵時期，在這一時期，雌激素不但調(diào)節(jié)性別的分化，而且對行為的發(fā)育也非常重要。泌乳期DEHP暴露(從懷孕7 d到21)減少了青春期和成年雌性雌激素受體的蛋白表達[33]。研究也發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前(懷孕10.5 d到出生)DEHP暴露增加了F3代成年雌性的焦慮樣行為，但是對雄性沒有影響，而且下調(diào)了成年雌性雌激素受體α基因(ERαmRNA)的表達，但是上調(diào)了雄性雌激素受體β基因(ERβmRNA)的表達[34]。青春期是另一個腦發(fā)育的關鍵時期，這一時期，性激素仍然持續(xù)影響個體的行為和大腦的發(fā)育[35]，青春前期(出生后21 d到42 d)DEHP暴露降低了紋狀體ERβ蛋白的表達并引起雌性小鼠的焦慮，減少雌性小鼠的社會玩耍[36]。

DEHP不但具有擬雌激素作用，而且具有抗雄激素作用。雄激素對于調(diào)控雄性動物的繁殖和維持雄性特征具有重要的作用，而且對雄性動物的焦慮和社會行為的形成也具有重要的調(diào)控作用，而這些行為的調(diào)控主要與雄激素受體有關。Xu等[33]研究發(fā)現(xiàn)圍生期DEHP暴露使雄性小鼠海馬內(nèi)雄激素受體(AR)蛋白的表達降低，并使小鼠產(chǎn)生焦慮抑郁樣行為。Capela[24]通過對青春期雄性小鼠暴露于DEHP發(fā)現(xiàn)，此時期DEHP暴露減少了下丘腦視前區(qū)雄激素受體蛋白的表達，增加了焦慮樣行為，并且影響了配偶偏好和配對行為，但是當成年雄性小鼠暴露于相同劑量的DEHP卻沒有產(chǎn)生這些方面的影響。李季穗等[28]也發(fā)現(xiàn)青春期DEHP暴露使雄性小鼠腦和血清中的雄激素水平降低，抑制了社會探究和社會交互能力并加劇焦慮抑郁狀態(tài)。

多巴胺是一種非常重要的中樞神經(jīng)遞質(zhì)，在一系列神經(jīng)化學和神經(jīng)生物學功能中起著關鍵作用，包括認知、性行為、運動性和情緒[37]，而DEHP暴露會對多巴胺系統(tǒng)產(chǎn)生影響。Hatcher等[34]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前(懷孕10.5 d到出生)DEHP暴露通過下調(diào)F3代成年雌性多巴胺D2受體(D2R)的表達使雌性產(chǎn)生焦慮樣行為，而在成年雄性，上調(diào)雄性多巴胺受體DR1(D1R)的表達，但是青春前期雌性小鼠暴露DEHP通過降低ERβ而抑制紋狀體D2R的表達水平，增加小鼠的焦慮樣行為，減少小鼠的社會探究行為[36]，而在雄性小鼠，青春期DEHP暴露降低了AR進而抑制D2R的表達，增加雄性小鼠的焦慮抑郁樣行為并減少了社會行為[28]。

3 總結與展望

通過DEHP對哺乳動物生殖毒性的影響概述可以發(fā)現(xiàn)，DEHP的生殖毒性主要發(fā)生在發(fā)育期，可以表現(xiàn)在對動物生殖器官和組織的損傷、生殖細胞的損傷和凋亡，最終導致生殖力下降，對神經(jīng)行為的影響主要是影響海馬神經(jīng)元和突出可塑性進而影響學習記憶，而且DEHP作為環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，主要影響動物體內(nèi)性激素的水平而產(chǎn)生神經(jīng)行為毒性，但是其毒性機制還不完全清楚，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：1)DEHP是一種性激素類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，對雌性和雄性動物腦內(nèi)的性激素受體產(chǎn)生不同的影響，對雌性來說，DEHP可影響腦內(nèi)ERα和ERβ的作用，但在這兩種受體在腦內(nèi)分布廣泛而且分布不同，如ERα主要分布于下丘腦腹內(nèi)側核、弓狀核、下丘腦視前區(qū)和杏仁核等腦區(qū)，ERβ主要分布在下丘腦視前區(qū)、終紋床核、杏仁核、丘腦和海馬等部位；對雄性來說，主要影響雄激素受體的水平，而雄激素在不同的腦區(qū)對行為的調(diào)控也是不同的，因此，DEHP如何調(diào)節(jié)其它腦區(qū)的ERs和AR的表達和活性，進而影響動物不同的行為還需進一步研究。2)由于行為的改變受腦內(nèi)很多神經(jīng)化學物質(zhì)的調(diào)控，而且這些神經(jīng)化學物質(zhì)之間形成了一個很復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡，它們通過相互作用影響動物的行為，因此，DEHP作為一種類激素化學污染物對腦內(nèi)性激素受體的影響也會影響腦內(nèi)其它內(nèi)分泌物質(zhì)，如在同一腦區(qū)(如紋狀體)，雌激素受體和雄激素受體的改變也會調(diào)節(jié)多巴胺受體而共同調(diào)節(jié)行為過程，但是顯然DEHP在這方面的研究還甚少，它們在其他腦區(qū)又是如何相互作用調(diào)節(jié)行為的表達也還需要深入的研究。

總之，DEHP對哺乳動物生殖系統(tǒng)的毒作用及其作用機制還不完全清楚，未來應該加強對DEHP的深入研究，同時由于DEHP的污染毒性較強，也需進一步開發(fā)安全可靠的替代物，進而減少對環(huán)境及生物的影響。