內(nèi)分泌干擾物對卵巢功能的影響

尹小瑞 謝靜燕 柳錚男 王瑩東 張?zhí)K云

內(nèi)分泌干擾物(endocrine-disrupting chemicals，EDCs)是一種會干擾激素作用的外源性化學物質(zhì)或其混合物，如雙酚A(Bisphenol A，BPA)、鄰苯二甲酸酯、全氟辛酸、二惡英類以及工業(yè)化學品(如多氯聯(lián)苯和多溴二乙醚等)。多數(shù)EDCs來源于產(chǎn)品生產(chǎn)過程、環(huán)境污染和農(nóng)藥，也有少部分存在于植物中。人類常通過呼吸道、消化道和皮膚黏膜接觸到EDCs，其可能進入食物鏈并在動物組織中累積。EDCs的經(jīng)典作用是模擬天然激素發(fā)揮激動或拮抗作用，從而影響神經(jīng)、免疫和生殖功能，其甚至還能通過胎盤影響胎兒的發(fā)育和認知。目前相關研究已從分子生物學領域證明了幾種EDCs會干擾靶細胞的細胞周期、凋亡途徑和遺傳調(diào)控。

卵巢是女性內(nèi)分泌系統(tǒng)的重要組成部分，主要功能為產(chǎn)生卵子及分泌性激素。雌性生物出生時就存在數(shù)量有限的未成熟的始基卵泡，這是卵細胞儲存的唯一形式。隨著時間推移，機體中的一些卵泡會在性激素的調(diào)節(jié)下發(fā)育為初級卵泡、次級卵泡和竇卵泡等，然后發(fā)生卵泡的募集及優(yōu)勢卵泡的選擇，最后少量卵泡成熟發(fā)生排卵，約99%的卵泡發(fā)生閉鎖，卵泡的閉鎖涉及到促凋亡因子和抗凋亡因子的失衡等。性激素通過下丘腦和垂體中的反饋回路來調(diào)控月經(jīng)周期，參與排卵、受精、著床及胚胎的發(fā)育等，其合成需要多種蛋白及酶類，如類固醇生成急性調(diào)節(jié)蛋白、細胞色素P450側(cè)鏈裂解酶等。某些EDCs會通過影響一些關鍵酶的生成來影響卵泡發(fā)育和性激素的合成，從而影響卵巢的生殖和內(nèi)分泌功能。某些EDCs會影響卵巢功能，導致生殖健康問題，如不孕、卵巢早衰和性激素水平異常,這些問題會降低患者生活質(zhì)量，導致高額醫(yī)療費用，是亟待解決的公共健康問題;卵巢早衰還增加女性患骨質(zhì)疏松癥、抑郁癥、心血管疾病等的風險。本篇綜述回顧了特定EDCs[BPA、甲氧氯(Methoxychlor，MXC)、鄰苯二甲酸酯和2,3,7,8四氯二苯并對二惡英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD)]對卵巢卵泡發(fā)育和類固醇生成的影響及其作用于卵巢的可能機制。

1 BPA

BPA是雙酚基丙烷，是由苯酚、丙酮在酸性介質(zhì)中合成的，是環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、阻燃劑等產(chǎn)品的重要原料，常用于制造聚碳酸酯塑料，如水瓶、運動設備、醫(yī)療和牙科器械等，含有BPA的環(huán)氧樹脂也可用作制造聚氯乙烯水管壁、食品和飲料罐的涂層。因此，人類常通過消化道和皮膚接觸BPA。目前，人類的血清、血漿、尿液、汗液、母乳、羊水、胎盤組織、胎兒血清和臍帶中都測出含有BPA。BPA有一定的弱雌激素活性，與多種女性生育問題有關，如多囊卵巢綜合征、子宮內(nèi)膜異位癥，其可能通過影響子宮內(nèi)膜的蛻膜化，從而引起不孕和一些妊娠并發(fā)癥，也可誘導卵泡閉鎖，降低原始卵泡池，并影響各種動物模型中類固醇激素的生成。

研究表明，BPA會抑制小鼠離體竇卵泡的生長。BPA導致卵泡生長抑制可能是通過影響類固醇激素的生成，干擾芳香烴受體(Aryl hydrocarbon receptor，AhR)及調(diào)節(jié)細胞周期調(diào)節(jié)因子。Lee等進行的一項研究發(fā)現(xiàn)成年雌性大鼠接觸BPA 90天，卵巢中類固醇合成急性調(diào)節(jié)蛋白(Steroidogenic acute regulatory protein，Star)和細胞色素P450芳香化酶(cytochrome P450 aromatase，P450arom)蛋白下調(diào)，其可誘導半胱氨酸蛋白酶系統(tǒng)相關基因(如caspase-3)凋亡，從而促進卵泡閉鎖和黃體退化。另外一項研究表明BPA主要通過增加抗凋亡因子與促凋亡因子表達水平的比率來抑制凋亡，從而破壞生殖細胞巢。此外，BPA還會影響卵母細胞的減數(shù)分裂和早期胚胎發(fā)育。

BPA還能影響卵巢性激素的水平。在大鼠卵巢卵泡膜細胞和顆粒細胞中，BPA不僅通過上調(diào)細胞色素P450類固醇生成酶如17α-羥化酶(17-αhydroxylase，Cyp17a1)、細胞色素P450側(cè)鏈裂解酶(cholesterol side chain cleavage enzyme，Cyp11a1，P450scc)和Star的表達，顯著增加睪酮和孕酮水平，還可下調(diào)類固醇生成酶Cyp19a1的表達來降低雌二醇水平。但Grasselli等發(fā)現(xiàn)，豬卵巢顆粒細胞暴露于BPA 48小時會降低孕酮(Progesterone，P)的產(chǎn)生，BPA濃度較低(0.1 μM)時可刺激雌二醇的產(chǎn)生，濃度較高(1 μM和10 μM)時則會抑制雌二醇的產(chǎn)生。此外，小鼠懷孕期間接觸BPA會導致子鼠的死亡率增加，且使子鼠雌二醇水平升高，卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)的表達下降。BPA處理的大鼠雌二醇水平明顯降低，血清FSH和黃體生成素(Luteinizing hormone，LH)水平升高，這些研究提示BPA具有模擬雌激素作用及其相關反饋作用。還有研究表明，BPA可影響幾種類固醇生成酶和其上游激素水平，進而破壞卵巢中正常類固醇激素的生成，BPA誘導的卵巢毒性可能和下丘腦-垂體-卵巢軸及氧化應激等有關，但還需進一步研究以證實。

2 MXC

MXC 屬有機氯殺蟲劑，其較滴滴涕(二氯二苯基三氯乙烷，簡稱DDT)毒性低且容易降解，廣泛用于保護水果、蔬菜和莊稼。MXC是親脂污染物，易在生物體的脂肪組織中累積，且在高水平食物鏈的動物組織中的生物積累濃度高于低水平的物種，因此，人類可通過消化道、呼吸道及皮膚接觸MXC，其中主要是食物鏈途徑。MXC主要被體內(nèi)細胞色素P450酶代謝為1，1，1-三氯-2-(4-羥基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)乙烷和2,2-二羥苯基-1,1,1-三氯乙烷。

研究表明，MXC可破壞紡錘體組裝和中心體蛋白定位，誘導DNA雙鏈斷裂，導致線粒體分布和功能異常，并降低卵母細胞體外成熟的能力。MXC及其主要代謝物可能下調(diào)G1-S期細胞周期調(diào)節(jié)劑[如細胞周期蛋白D2(Cyclin-D2，Ccnd2)和細胞周期蛋白依賴性激酶4(Cyclin-dependent-kinases4，Cdk4)]的表達，降低抗凋亡因子(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)和增加促凋亡因子(BCL2-Associated X，Bax)的表達，從而抑制離體竇卵泡的生長。Tannenbaum等連續(xù)20天每天給小鼠腹腔注射MXC(64 mg/kg)，于給藥結束后30天及60天各處死一半小鼠，結果表明，給藥結束后30天，MXC明顯增加了卵泡閉鎖，減少了原始卵泡和總卵泡數(shù)量，但不影響小鼠生育能力。但在給藥結束后60天，MXC對小鼠生育能力、卵泡數(shù)量或閉鎖無顯著影響。總的來說，這些數(shù)據(jù)表明卵巢功能可能在MXC處理20天后受到影響，但后期可能會恢復。

Roepke等認為MXC可能通過胰島素樣生長因子-1(Insulin-like growth factor-1，Igf1)和5-羥色胺受體(5 Hydroxytryptamine receptor，5HtR)來影響女性生殖功能。MXC及其代謝產(chǎn)物可通過下調(diào)類固醇生成酶Cyp19a1和上調(diào)雌激素代謝酶(Cytochrome P450 1b1，CYP1b1)來降低雌激素水平。MXC及其代謝產(chǎn)物可直接抑制胎盤3β-羥基類固醇脫氫酶-1(3 beta and steroid delta-isomerase 1，HSD3β1)，從而阻止孕激素的產(chǎn)生。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)MXC對卵巢的損傷與時間有關，MXC不僅干擾激素代謝，而且改變參與抗氧化應激和解毒過程的代謝酶。

3 鄰苯二甲酸酯

鄰苯二甲酸酯是在環(huán)境中普遍存在的合成化學物質(zhì)，已知其具有擾亂內(nèi)分泌的特性。鄰苯二甲酸酯存在于空氣中，特別是室內(nèi)空氣，鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[Bis(2-ethylhexyl)phthalate，DEHP]是聚氯乙烯材料最常用的增塑劑，可用于醫(yī)療器械和醫(yī)療手套等，因此，人類常通過呼吸道和皮膚接觸到鄰苯二甲酸酯。日常消費品中也廣泛存在鄰苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate，DBP)、鄰苯二甲酸丁基芐酯(Butyl benzyl phthalate，BBP)和鄰苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate，DEP)。

研究表明,鄰苯二甲酸酯能影響卵泡生長發(fā)育，損害卵泡功能。鄰苯二甲酸酯混合物會導致細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(Cyclin Dependent Kinase Inhibitor 2a，Cdkn2a)表達增加，Ccnd2表達減少，使減數(shù)分裂同源重組缺陷，導致細胞停滯在G1期，從而抑制了竇卵泡的生長。Shin等發(fā)現(xiàn)接觸鄰苯二甲酸酯會導致胚胎死亡率升高及卵母細胞染色體異常。此外，鄰苯二甲酸酯也會對卵泡的健康產(chǎn)生不利影響。研究發(fā)現(xiàn)，鄰苯二甲酸酯組減少了初級和次級卵泡數(shù)量，增加了閉鎖卵泡數(shù)量，同時給藥組顯著增加了Tunnel凋亡陽性的細胞數(shù)量和Bax/Bcl-2的表達水平，這些都提示了卵巢細胞的凋亡。

研究發(fā)現(xiàn)女性尿液中大多數(shù)鄰苯二甲酸酯代謝物的個體濃度及其總和與雌二醇濃度呈負相關，但與FSH濃度呈正相關。體內(nèi)外研究均表明，大鼠接觸鄰苯二甲酸酯會降低血清雌二醇水平。這些效應可能是由于鄰苯二甲酸酯抑制了性激素合成相關酶(如Cyp17a1、Cyp19a1)的表達。還有研究發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸酯可導致循環(huán)雌激素減少，血清FSH水平增加，并改變了涉及凋亡和類固醇生成的相關基因表達，這些影響與小鼠接受的鄰苯二甲酸酯劑量有關。總的來說，鄰苯二甲酸鹽混合物可影響卵泡的生長，降低類固醇激素的生成。

4 TCDD

TCDD是一種持久性環(huán)境污染物，是一種毒性較大的二惡英類化學品，是制造除草劑和殺蟲劑的副產(chǎn)品，另外，森林火災、城市廢物焚燒和紙漿漂白等過程也會產(chǎn)生大量TCDD。它的環(huán)境半衰期較長，會在人體脂肪組織、血清、母乳和卵巢卵泡液中累積。

研究一致表明，TCDD影響卵泡的發(fā)生，從而影響卵巢功能。Karman 等發(fā)現(xiàn)在小鼠中，TCDD不影響體外竇卵泡的生長，表明它不影響顆粒細胞的增殖。但在大鼠中，TCDD減少竇卵泡的數(shù)量，而閉鎖不增加，這表明TCDD抑制大鼠卵巢卵泡的增殖。TCDD通過芳烴受體(Aryl hydrocarbon receptor，AhR)途徑發(fā)揮作用。Piasecka-Srader 等發(fā)現(xiàn)TCDD培養(yǎng)顆粒細胞1 h和48 h后降低了芳烴受體蛋白水平的表達，而轉(zhuǎn)錄水平僅在48 h后受到影響。但在敲除芳烴受體的豬顆粒細胞中，TCDD影響了多個基因的表達，包括影響卵泡發(fā)育和卵母細胞成熟[如趨化因子受體(C-X-C-motif chemokine receptor 4，CXCR4)]、增殖和分化[如細胞分裂周期(cell division cycle 45，CDC45)]的基因，這說明TCDD也可以不依賴AhR途徑影響基因表達。TCDD還可能通過影響顆粒細胞周期、增殖和DNA修復、重排細胞骨架和細胞外基質(zhì)以及調(diào)節(jié)細胞對應激反應的重要蛋白而影響卵巢的卵泡發(fā)育。

除了干擾卵泡生長和排卵外，TCDD還能干擾卵巢類固醇激素的生成。國外研究表明，在分離的小鼠竇狀卵泡中，TCDD暴露(0.1～100 nm)以非單調(diào)劑量反應方式降低孕酮、雄烯二酮、睪酮和雌二醇水平。孕烯醇酮底物(10 μM)的添加使激素水平恢復，這表明TCDD可能在孕烯醇酮形成之前起作用。TCDD通過抑制關鍵類固醇生成酶[如17β羥基類固醇脫氫酶(Estradiol 17-beta-dehydrogenase 1，Hsd17β1)]來抑制卵巢類固醇激素的生成。此外，TCDD以時間依賴性而非劑量依賴性方式降低人黃體化顆粒細胞產(chǎn)生雌二醇。有研究證明TCDD具有跨代卵巢毒性，母體暴露于TCDD不僅會顯著降低子代雌二醇水平，還會導致原始卵泡減少，次級卵泡和黃體數(shù)量增加，這可能與印跡基因胰島素樣生長因子2(insulin-like growth factor 2,Igf2)的表達下調(diào)有關。

以上研究表明，像激素和其他環(huán)境污染物一樣，TCDD作為EDCs，可能與氧化應激、雌激素/抗雌激素作用、類固醇代謝的調(diào)節(jié)有關，在卵巢中可能有多種作用模式。

EDCs在人們的生活生產(chǎn)環(huán)境中無處不在，引起卵巢功能不全、不孕等生殖方面和心血管、骨骼等其他非生殖方面的問題。EDCs已成為威脅人類生殖健康的重要因素，但其具體作用機制仍不清楚，未來可從整體上研究其對下丘腦-垂體-性腺軸的影響。此外，人類常接觸多種EDCs混合物，其生殖毒性可能存在協(xié)同作用，因此應進一步研究其混合物對卵巢的影響，并增加流行病學調(diào)查。通過相關的調(diào)查研究，衛(wèi)生組織及政府應意識到環(huán)境EDCs的毒性作用，嚴控環(huán)境污染，從源頭上控制其不利影響，如督促企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中用安全的替代品替代EDCs或投入資金資源來研究清除環(huán)境EDCs的方法。同時，還需要進一步了解EDCs對成人卵巢的影響及其機制，從而在未來制定更好的方案來防治EDCs誘發(fā)的卵巢毒性。