雙酚A對人類生殖系統的影響及作用機制研究進展

孫麗聰，莊太鳳，王碩，郝曉宇

首都醫科大學附屬北京婦產醫院，北京100023

雙酚A（BPA）是一種高產量的合成化學產品，化學式（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。BPA 主要存在于日常生活的消費品中，如聚碳酸酯水瓶、食品儲存容器、環氧樹脂襯里食品罐、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生［2］，普通人群血清BPA 為0～1.9 ng/mL，在我國城市和農村人群尿液樣本中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 應用的普及，研究發現其是一種典型的內分泌干擾物，與多種疾病發生相關，可對人類生殖系統造成損傷。現將BPA 對人類生殖系統的影響及作用機制的研究進展綜述如下，旨在為限制BPA的應用提供更多的理論依據。

1 BPA對男性生殖系統的影響及作用機制

1.1 BPA 對睪丸的影響及機制 動物實驗研究發現，隨著BPA 暴露濃度的增加，睪丸質量及精子密度、活力、存活率降低，而精子畸形率增加［5］；同時，BPA 對睪丸組織產生病理學損傷，主要表現為生精小管萎縮、生精細胞和支持細胞排列紊亂、細胞間空泡化形成、精原細胞數量明顯減少、部分生精細胞脫落至管腔等［6］。

研究發現，BPA 可通過抗雄激素的作用抑制支持細胞的增殖［7］；并通過多種信號通路促進支持細胞凋亡，如磷脂酰肌醇3 酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/叉頭轉錄因子1（FOXO1）、Fas/FasL、鈣調蛋白/鈣調蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）/細胞外調節蛋白激酶（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）的激活是中心環節［8］。

1.1.1 PI3K/Akt/FOXO1 信號通路 PI3K/Akt/FOXO1 信號通路中PI3K 是肌醇脂物質的激酶，Akt是PI3K 的下游蛋白［9］。當PI3K/Akt 被激活后，Akt進入細胞核，抑制核內FOXO1，誘導相關促凋亡蛋白FasL、Bad 等的表達，并通過抑制Caspase-9 蛋白酶活性，最終抑制下游Caspases-3 激活發揮抗凋亡作用［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）等發揮著不同的作用。PTEN 蛋白是PI3K/Akt 途徑的負性調節信號，可下調PI3K 和Akt的水平。在睪丸支持細胞中，功能蛋白N-cadherin低表達可能會促進生精細胞凋亡，骨架蛋白Vimen?tin 對于支持細胞和生精細胞的連接起重要作用。PARP 是一類蛋白質翻譯后修飾酶［11］，Caspase-3 可裂解PARP 并阻斷其活化時對ATP 的消耗，導致其修復DNA 能力下降，從而促進凋亡進程。BPA 暴露后，N-cadherin、Vimentin 蛋白表達均下降，而PTEN蛋白水平升高，導致Akt 和Procaspase-3、FOXO1、PARP 總蛋白表達均下降，Caspase-3 表達顯著升高，從而誘導支持細胞凋亡［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FasL 與Fas 結合，募集胞內因子如相關死亡結構域和Cas?pase-8，形成寡聚死亡誘導信號復合物（DISC）；DISC剪切并激活執行細胞凋亡的Caspase-3，最終導致細胞凋亡［13］。BPA 還可通過誘導睪丸支持細胞XIAP mRNA 及總蛋白表達降低，提高XAF1 蛋白表達，來激活Fas/FasL信號通路，誘導支持細胞凋亡。QIAN等［14］研究顯示，BPA 暴露可顯著增加小鼠睪丸支持細胞內Ca2+水平，從而影響CaMKⅡ的磷酸化水平，激活鈣蛋白酶1，進而激活Caspase-12、Caspase-9，活化的Caspase-9可剪切并激活Caspase-3，最終導致細胞發生凋亡。

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

1.2 BPA對前列腺的影響及機制 研究發現，不同劑量的BPA 對前列腺的影響有很大的差異。高劑量BPA 可能與前列腺發育受損、萎縮、質量下降有關，而低劑量的BPA 可刺激前列腺間質雄激素受體（AR）表達以促進前列腺增生。BPA 可通過表皮生長因子受體（EGFR）/ERK/p53 信號通路、氧化應激等誘導前列腺癌的發生［16］，因此BPA 被認為是導致前列腺癌的潛在危險因素之一。

前列腺癌分為雄激素非依賴性癌（如PC3、DUI45 細胞系）和雄激素依賴性癌（如LNCaP 細胞系），是男性生殖系最常見的惡性腫瘤，發病率隨年齡而增長。研究表明，BPA 通過其類雌激素作用誘導前列腺癌PC、DU145 細胞增殖，而其類雄激素作用刺激雄激素依賴性前列腺癌LNCaP 細胞增殖。在雄激素缺乏時，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細胞的增殖［17］。

BPA 通過激活EGFR/ERK/p53 信號通路使前列腺細胞周期阻滯，導致前列腺發育受損、萎縮、質量下降。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，從而穩定p53，誘導p27 和p21 表達水平增加，使細胞周期蛋白D1 表達下調，從而導致細胞周期停滯［16］。

2 BPA對女性生殖系統的影響及作用機制

2.1 BPA 對卵巢的影響及機制 BPA 對卵巢的影響主要表現在改變內分泌顆粒細胞功能，如BPA 能干擾正常顆粒細胞GCs的細胞周期、甾體生成、氧化還原狀態和凋亡，導致卵泡生長、卵巢生理性血管生成、卵母細胞存活和成熟的破壞［18-19］；并且，BPA 可促進原始卵泡向初級卵泡轉化，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調控因子，被稱為卵泡激活的制動器［21］。BPA 通過PTEN 信號通路誘導小鼠卵巢原始卵泡過度過早激活，促進原始卵泡向初級卵泡轉化，從而使原始卵泡池中的原始卵泡數量顯著減少［21］。

BPA 能使卵巢癌細胞OVCAR-3 的遷移能力顯著增強，可通過上調OVCAR-3細胞中基質金屬蛋白酶（MMP）2、MMP-9和N-cadherin 基因表達及蛋白表達水平，從而促進卵巢癌細胞轉移［22］。低劑量BPA可調節卵巢癌基因表達譜，并通過典型Wnt 途徑促進上皮－間質轉化，促進卵巢癌細胞的遷移和侵襲。BPA 暴露刺激OVCAR-3細胞增殖，并以雌激素受體α（ERα）路徑依賴的方式增加其能量代謝。BPA 可導致人卵巢顆粒KGN 細胞內ROS 生成水平增加而抗氧化能力降低，從而顯著降低KGN 細胞的活性。總之，BPA不僅通過促進活性氧的產生，還通過降低抗氧化能力來誘導氧化應激。卵巢作為氧化應激的主要靶點，BPA可導致多種損傷［23］。

轉化生長因子β（TGF-β）信號通路是細胞生長、凋亡、細胞內穩態等細胞過程中的重要途徑。TGF-β導致Smads3 磷酸化，并與Smad4 形成復合物，然后進入細胞核，作為TGF-β 反應元件的轉錄因子［24］。BPA 暴露可誘導TGF-β 途徑抑制劑SnoN 和靶轉錄因子c-Fos 的表達。c-Fos 是轉錄因子活化蛋白1 的成員，主要參與信號轉導和細胞分化和增殖，導致TGF-β 下游靶點Smad3 磷酸化降低，進而促進卵巢癌BG-1細胞增殖［25］。

2.2 BPA 對子宮的影響及機制 BPA 的類雌激素作用可以誘導子宮肌瘤的發生，并干擾胚胎著床，影響子宮的正常功能，其機制可能與G 蛋白偶聯受體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。BPA暴露可誘導子宮平滑肌瘤組織中GPR30、EGFR 表達升高，激活Src、EGFR、Ras和MAPK非基因組信號通路以誘導子宮肌瘤ht-UtLM 細胞增殖；在暴露于BPA 的ht-UtLM 細胞中，EGFR、Ras 和p44/42 MAPK被磷酸化，同時激活Src、ER，再通過細胞內分子SOS1 和Grb2 啟動MAPK 信號傳導，從而促進ht-UtLM細胞增殖［26］。

在子宮蛻膜化過程中，BPA 暴露導致子宮內膜間質中孕激素受體表達下調，促進細胞增殖并損害著床［27］。在胚胎著床時，BPA 暴露的子宮組織中Fgf1、Fgf7、Fgf9 和Fgf18 表達水平明顯升高，引起子宮間質心臟神經脊衍生物表達轉錄因子2 表達下調，導致FGFR/ERK 通路持續激活，上皮細胞增殖增強，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 結合并迅速調節雌激素作用。BPA 通過GPR30 激活ERK1/2 和C-fos，誘導激活ERK 調節信號，且該作用方式有別于ERα調節信號［28］。研究表明小鼠子宮BPA 暴露可導致同源框A10基因甲基化減少，從而使ER 僅與HOXAIO 雌激素反應元件（ERE）結合增加，導致ERE 驅動的基因表達增加。

Wnt/β-catenin 信號通路是調節細胞生長和發育的一個關鍵信號通路。Wnt蛋白與細胞膜受體的卷曲蛋白（如mzzled、Frz）結合并進入細胞核，與核內Tcf/Lef位點結合后啟動下游靶基因的轉錄，促進抑制劑骨形態蛋白DKKl 蛋白表達，誘導胚胎細胞凋亡［23］。

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