性早熟女童EEDs暴露及表觀遺傳學發(fā)病機制研究進展

羅小娟，曹科

(深圳市兒童醫(yī)院檢驗科，廣東 深圳 518038)

性早熟女童EEDs暴露及表觀遺傳學發(fā)病機制研究進展

羅小娟，曹科

(深圳市兒童醫(yī)院檢驗科，廣東 深圳 518038)

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

性早熟；女童；環(huán)境內分泌干擾物；表觀遺傳學

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[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，易導致心理及行為障礙而引發(fā)各種社會問題。因此，性早熟被社會及家庭廣泛關注，相關發(fā)病機制的研究對性早熟的防治具有重大意義。

1 環(huán)境內分泌干擾物介紹

青春期啟動與發(fā)育是遺傳與環(huán)境共同作用的結果，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。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物質被不合理釋放，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分泌功能、最終導致不可逆性或者可逆性內分泌功能損害的一大類化合物的統(tǒng)稱。包括有機氯類殺蟲劑(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：化學性質相對穩(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性

隨著兒童及孕婦血液、尿液及母乳等標本EEDs檢出率增高，性早熟女童EEDs暴露及與性早熟的相關性引起公眾和學術界的不斷關注。近年來，不少學者在不同的研究層面證實化學污染物EEDs確實能擾亂正常的內分泌功能、并導致性早熟及性發(fā)育異常[2-5]。國內外對性早熟女童血清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，說明EEDs能引起靶器官的明顯病理改變，提示EEDs可能是導致女童性早熟發(fā)生及發(fā)展的重要致病因素之一[6-7]。

3 表觀遺傳學發(fā)病機制研究進展

環(huán)境因素EEDs是如何影響青春發(fā)育啟動的關鍵基因的表達從而導致性早熟？表觀遺傳學為環(huán)境因素如何在DNA編碼序列相對穩(wěn)定的情況下影響基因表達水平提供了新的思路。表觀遺傳學通常指DNA序列不發(fā)生變化但是基因表達卻發(fā)生了可遺傳的改變，其分子機制主要包括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)境內分泌干擾物能通過表觀遺傳學機制干擾神經(jīng)內分泌發(fā)育和正常內分泌功能[10-13]，與人類性早熟有關[14-15]。

新近研究表明，Polycomb group(PcG)蛋白復合體介導的基因轉錄抑制等表觀遺傳學機制參與了雌鼠青春期發(fā)育啟動及神經(jīng)內分泌調節(jié)，雌鼠下丘腦的兩個關鍵PcG基因(Eed和Cbx7)在青春期啟動前伴隨啟動子甲基化增加而表達減少。青春期啟動關鍵基因Kiss1受PcG蛋白復合體抑制，隨著Kiss1啟動子EED減少和與基因轉錄激活相關的組蛋白H3修飾，青春期Kiss1表達增加。而PcG基因啟動子甲基化增加及Kiss1啟動子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，可改變胚胎相關表觀遺傳學參數(shù)，影響其印記基因的表達，并增加子代生殖系統(tǒng)患病率[17-18]。殺蟲劑等農(nóng)藥對人類的毒性效應與DNA甲基化異常相關聯(lián)，提示表觀遺傳學改變可能是其毒性機制之一[10]。有機氯殺蟲劑、乙炔基雌二醇等EEDs能夠引起谷氨酸等興奮性神經(jīng)遞質表達顯著上調，同時γ-氨基丁酸等抑制性神經(jīng)遞質表達顯著下調，促進了GnRH的合成和分泌。雙酚A(BPA)及4-壬基酚(4-NP)能促進此信號轉導通路中GnRH、GnRH受體、二酰甘油、磷脂酶C、蛋白激酶C基因的高表達，進而顯著上調黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)及其受體蛋白激酶A的表達，進而促進合成并分泌雌激素[2]。對乳腺癌細胞研究表明，雙酚A等環(huán)境內分泌干擾物能增加LAMP3、BRCA1、CCNA1等基因甲基化[19]，上調EZH2表達[20]，下調微小RNA表達[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調控水平等改變細胞功能。

4 展望

目前，性早熟女童環(huán)境內分泌干擾物(EEDs)暴露及與性早熟相關性報道較多，但相關表觀遺傳學機制研究較少，且多限于細胞培養(yǎng)及動物實驗。環(huán)境因素介導的表觀遺傳學改變在女童青春發(fā)育異常(性早熟)的機制有待進一步闡明。在相關理論和前期研究工作基礎上，我們設想：表觀遺傳學在青春期發(fā)育啟動及內分泌調控方面扮演重要角色，我們推測青春期發(fā)育的啟動需要相應的轉錄抑制或轉錄激活“開關”，如Polycomb group(PcG)蛋白復合體介導的基因轉錄抑制與TrxG蛋白介導的基因轉錄激活，并受外界因素(營養(yǎng)、能量代謝、生活節(jié)律、環(huán)境因素等)的表觀遺傳學調控，它們互為整體，相互影響、共同作用于青春發(fā)育啟動的中樞性關鍵基因KISS1/GPR54等的表達，并通過活化神經(jīng)元細胞合成GnRH，激活下游信號通路，誘導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合特定細胞群分離術等當代先進技術，可能以表觀遺傳學發(fā)病機制為突破口，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)境內分泌干擾物與兒童性早熟發(fā)病的關系[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)委資助項目（編號：JCYJ20140416141331504）

曹科。E-mail：cocoa526878@126.com

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.01.038