環境內分泌干擾物-雙酚A與女性生殖健康關系的研究進展

王璐 鹿群 王斌

在漫長的進化歷程中，人類健康與環境之間始終處于一種動態平衡。然而，研究表明[1]，天然物及合成物(如水、空氣、食物、消費品等)中的化學物質-環境內分泌干擾物(endocrine disrupting chemicals，EDCs) 可通過觸發不同的分子通路，干擾人體內源激素的合成、分泌、運輸、結合及代謝過程，導致機體生殖、神經、免疫等系統內分泌功能受損，影響機體穩態及自我調控能力，從而對生物體或其子代健康造成潛在危害。已有近800種EDCs被發現是全球范圍內肥胖、代謝紊亂、不孕、內分泌疾病、糖尿病和激素依賴性癌癥等發生的主要危險因素[1-2]。目前，對EDCs的相關研究已成為生殖醫學、環境衛生學、生物學等領域的熱點。通常，EDCs要么是持久性的，在組織中堆積(如有機氯化合物)；要么是非持久性的，在體內快速代謝和排泄，如雙酚A(bisphenol A，BPA)、鄰苯二甲酸鹽等[1]。近年來，有關非持久性EDCs與人類生殖健康關系的文獻報道逐漸增多，本文現就其中研究較多的雙酚A對女性生殖健康影響的相關內容進行綜述。

一、BPA簡介

BPA是一種苯酚，其分子式為(CH3)2C(C6H4OH)2或 C15H16O2，化學名稱為4,4 ′ -二羥基-2,2-二苯基丙烷[3]。19世紀90年代，BPA首次被用于雌激素合成；20世紀30年代，研究發現BPA在雌性大鼠生殖系統內具有雌激素功效[3]。隨后，作為聚合物(如聚碳酸酯和環氧樹脂)的單體、阻燃劑合成的前驅體、聚氯乙烯聚合末端的抗氧劑和緩蝕劑，BPA被廣泛用于許多日用品和醫療耗材中(如重復使用的塑料瓶、奶瓶、食品和飲料罐的內部涂層、醫療設備、商品收據、牙科密封劑等)。如同其他化學物質，BPA隨溫度和pH值的變化可遷移到食物、空氣等中，人們主要通過飲食(超過90%)、吸入灰塵、牙科手術和皮膚接觸等(低于5%)途徑暴露于BPA[4]。BPA的預期生物半衰期約為6 h，可以葡萄糖醛酸苷或硫酸鹽結合物的形式從尿液排出體外[3]。盡管如此，BPA還是會經歷結合-解離循環，在組織中積累很長一段時間，導致部分BPA的排泄延遲。BPA暴露在日常生活中普遍存在，不易被察覺且具有慢性毒性效應，幾乎所有成人和兒童的尿液、孕婦血清、母乳、濾泡和羊水、臍帶血和胎盤組織中均可檢測到BPA[1-5]。人類對BPA的可接受劑量為≤50 μg /kg/d[6]。歐洲和美國食品、藥物管理局指出[6]，目前的BPA暴露水平可能對人群并無風險。然而，有科學家卻認為，這一BPA水平可能已經對成人健康造成危害，且由于胎兒藥物代謝系統尚未成熟，即使是微量暴露，也可能使之更容易受到BPA的不良影響；甚至有時低劑量比高劑量造成的影響更明顯[7-8]。

二、BPA對女性生殖健康的影響

由于很難用常規方法對人體BPA等環境內分泌干擾物進行篩查和檢測，以往很多學者主要是通過動物實驗及人群流行病學調查對其與女性生殖健康關系進行分析探討，結果雖不盡相同，但很多研究提示，BPA與不孕癥、自然流產、早產，多囊卵巢綜合征及子宮內膜異位癥等疾病有關[9-27]。

1. BPA與不孕癥：研究顯示[9-12]，BPA與不孕癥密切相關。Caserta等[9]對不孕癥婦女與有生育能力婦女不同EDCs暴露量開展的病例-對照研究發現，不孕癥婦女的血清BPA水平顯著高于對照組，而其他EDCs暴露量在兩者間沒有差異。故認為高BPA暴露可能與女性不孕癥的發生有關；且與其他化學暴露物相比，BPA與女性不孕癥的關系可能更為密切。其中吸入和(或)吸收的BPA可能是通過干擾排卵和干擾減數分裂、誘導卵母細胞染色體畸變等途徑影響卵母細胞質量，進而影響女性生殖系統功能[6-7]。Mok-Lin等[10]對接受體外受精-胚胎移植助孕女性的研究發現，較高的尿總BPA與卵巢低反應(每個周期的獲卵量減少、E2水平低)呈顯著相關。Ehrlich等[11]研究也得到類似的結果，較高的尿BPA與卵母細胞成熟度下降、卵母細胞受精率下降均相關；且與第五天囊胚形成率減少有關；尿BPA較高的女性胚胎種植失敗率較高。Bloom等[12]的研究亦顯示，女性較高的血清BPA與血清總雌二醇(estradiol，E2)、甚至每個成熟卵泡的較低E2水平呈負相關。與前兩個研究[9-11]不同的是，Bloom等[12]并未發現BPA與每個周期的獲卵數有關。以上研究提示血清和尿液中較高的BPA水平可能與E2水平降低及卵母細胞成熟度下降、卵巢反應差和胚胎著床率下降相關。

2.BPA與復發性自然流產(recurrent spontaneous abortion，RSA)：有關BPA暴露與RSA關系的研究報道很少。Sugiura等[13]對日本同一地區45例連續3至11次RSA女性進行的病例-對照研究結果顯示，RSA組血清總BPA水平顯著高于健康對照組；進一步分析了其中13個婦女流產的胚胎核型，發現胚胎異常的女性有更高BPA的趨勢。在隨后成功懷孕至分娩的流產患者中，血清BPA呈下降趨勢，但并不顯著。雖然該項研究的樣本量很小，但研究結果提示RSA與BPA暴露之間存在關聯。BPA暴露是否引起減數分裂過程中卵母細胞染色體畸變增加，從而導致RSA的發生尚需更多研究證實。

3.BPA與早產：Cantonwine等[14]收集了60例墨西哥婦女懷孕后期的尿液樣本，對其尿樣中BPA與妊娠時間(孕周)關系的分析結果顯示，盡管受試者分類樣本量很小(N=12)，但總BPA升高與早產(< 37周)之間存在顯著相關性；為了增加樣本量，研究者將37周分娩的病例也列入早產組再次分析，結果發現二者間亦存在相關的趨勢；提示BPA暴露與早產有關。但此結果在其他學者[15]的相關研究中卻并未被驗證，研究結果均顯示BPA暴露與妊娠期長短無關。由于樣本量小且相關研究報道很少，因此，BPA與早產是否有關尚待更多研究證實。

4.BPA與多囊卵巢綜合征(polycystic ovarian syndrome，PCOS)：近年來，許多研究[16-23]將成人女性的BPA暴露與PCOS的發生聯系在一起。研究發現[16]，與非PCOS女性相比，PCOS女性的總血清BPA暴露量明顯增高。無論對照組還是PCOS患者組，較高的血清BPA與總睪酮(testosterone，T)、游離睪酮、促黃體激素、雄烯二酮和硫酸脫氫表雄酮濃度升高間存在顯著正相關[16-21]。隨后，Tarantino等[22]研究發現，絕經前PCOS女性的總血清BPA顯著高于對照組。血清BPA高于0.45 μg / L的PCOS女性T濃度也增加。近期Leyla等[23]對土耳其112名青春期PCOS患者研究亦發現了類似成年女性的結果。進一步將該研究結果與以往結果比較發現[16-18]，BPA與高雄激素血癥的相關性在青春期女性似乎比成年女性群體更強，故認為BPA可能在青春期PCOS發病機制中發揮更重要的作用。

值得注意的是，雄激素升高是PCOS的主要特征，且與BPA增加有關，故BPA、PCOS及雄激素間的關聯無法歸因于任一因素。一方面，BPA可通過調節甾體激素生成關鍵酶的表達，刺激卵巢泡膜細胞促進雄激素的合成，并抑制T分解代謝，從而導致T濃度的增加[6-7]。另一方面，高濃度的T亦可能下調參與血液循環中BPA代謝和清除的關鍵酶——尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉移酶的活性，使BPA水平進一步增高[17]。因此，目前尚不清楚是BPA通過使雄激素水平增高、導致PCOS發生，還是PCOS患者自身較高的T反過來導致BPA濃度增加。因此，通過觀察動物和人體產前BPA暴露與女性PCOS發生間的關系，來確定子宮內或早期發育階段暴露于BPA在PCOS發病中起作用就顯得尤為重要。

5.BPA與子宮內膜異位癥：Itoh等[24]對子宮內膜異位癥的病變程度與BPA關系進行了研究，提示較高的尿總BPA與重度子宮內膜異位癥呈正相關，但通過尿肌酐調整后再次分析，發現子宮內膜異位癥與BPA無關。與之不同的是，Cobellis等[25]對58例子宮內膜異位癥患者進行的病例-對照研究結果顯示，子宮內膜異位癥患者血清BPA總量顯著高于對照組，高BPA暴露的婦女患子宮內膜異位癥的風險明顯增高，故認為子宮內膜異位癥的發生與BPA暴露有關。小鼠實驗模型的研究支持了該結果，小鼠宮內暴露于BPA會產生類似子宮內膜異位癥的成年子宮表型[14]，為上述文獻提供了依據[19]。

6.BPA與子宮內膜病變：成年女性的子宮內膜病變與BPA暴露的關系目前尚不明確。Hiroi等[26]對子宮內膜病變患者(包括單純、復雜、不典型子宮內膜增生及子宮內膜癌)進行的病例-對照研究結果顯示，與單純子宮內膜增生患者相比，復雜子宮內膜增生患者的血清BPA顯著降低；同時，子宮內膜癌患者的血清BPA也顯著低于單純子宮內膜增生的患者和對照組。說明BPA與子宮內膜增生和子宮內膜癌之間存在顯著關聯，但對其間為何存在這種負相關關系尚無法解釋。

三、BPA對女性生殖系統影響的作用機制

人類接觸BPA的敏感窗口期包括配子、胚胎形成和胎兒發育期、嬰兒期、童年和青春期及妊娠期，許多不良圍產期、兒童期和成人健康結局與其在這些時期的BPA暴露有關[8]。機體穩定的內源性激素含量是神經系統、內分泌系統及免疫系統發揮正常功能所必須的。BPA可以通過以下途徑觸發多種作用機制，干擾內源性激素的動態平衡，對女性生殖系統造成負面影響[6-7,9-11,15,27-30]。

1. 受體介導途徑：BPA通過干擾激素反應通路，導致一系列生殖功能障礙(如卵巢功能紊亂、PCOS、子宮內膜異位癥等)[6]。一方面，BPA的分子結構特征使其具有“弱”雌激素效應，可與兩種核雌激素受體(estrogen receptor，ER)亞型(ERα和ERβ)結合，形成受體-配體復合物，再通過與雌激素反應元件特異性結合，激活環磷酸腺苷等一系列激素依賴性信號通路，活化受體-配體復合物，調控有關細胞生長和發育的靶基因表達[6]。另一方面，BPA具有抗雌激素作用，通過與內源性E2競爭，阻斷雌激素反應[7]。此外，BPA可與雄激素受體(androgen receptor，AR)結合，并作為雄激素拮抗劑阻斷內源性雄激素的作用，進而影響激素信號在靶細胞、組織和器官的傳遞，產生相應的生物學效應[6]。BPA亦可與其它受體如孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)、芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor，AhR)、甲狀腺受體等結合發揮激動或拮抗作用，造成機體生殖系統等功能失調[6-7]。

2.非受體介導途徑：BPA可通過干擾內源性激素及其受體的合成、代謝和運輸等非受體介導途徑，或干擾激素合成和代謝過程中涉及的酶途徑，對激素的生物利用度進行調節，從而影響內分泌功能[6]。雄激素通過芳香化酶作用產生雌激素，雌/雄激素的相對平衡對維持機體正常生殖功能具有重要作用。BPA可通過干擾芳香化酶的活性來破壞雌/雄激素的平衡狀態，導致生殖系統功能紊亂而致病。BPA也可通過作用于性激素結合球蛋白、血漿激素結合蛋白，干擾內源性激素的活性而發揮作用。此外，BPA還可通過抑制類固醇激素相關酶的活性(如調節女性生殖組織中的類固醇生成酶等)，延長內源性激素半衰期或通過增加17-α羥化酶、膽固醇側鏈裂解酶等關鍵細胞色素P450甾體生成酶的表達影響卵巢類固醇的生成，進而破壞卵泡內環境，影響卵母細胞的成熟，導致不孕[6-7]。

3.下丘腦-垂體-卵巢軸：BPA對生殖內分泌系統的影響可發生在大腦水平，通過間接或直接影響下丘腦-垂體-卵巢軸(hypothalamic-pituitary-ovary，HPO)干擾性腺和配子的功能，降低生育能力[27-29]。Fernández等[27]研究發現，暴露于500 μg /kg/d BPA的大鼠，其HPO發生了不可逆轉的改變，最終停止排卵而不孕。其潛在的機制可能與神經激肽B和/或促性腺激素釋放激素(gonadotropin release hormone，GnRH)有關。神經激肽B被廣泛認為是青春期HPO軸的基本激活因子，亦可促進下丘腦合成GnRH[29]。研究表明[29]，BPA可通過抑制神經激肽B的合成，阻斷下丘腦GnRH的釋放，間接引起HPO軸功能失調；或者BPA可通過作用于下丘腦，降低 GnRH的分泌，直接影響HPO軸的功能，進而減少卵巢類固醇的生成，抑制排卵而導致不孕[29]。然而，BPA通過神經激肽B和GnRH對HPO軸產生的生物學效應，以及這種效應在各環節對女性生育能力的相對重要性目前仍不清楚。研究者推測，BPA通過HPO軸影響女性生殖的主要靶點可能是下丘腦和垂體，而不是卵巢本身[29]。

4.基因表達和表觀遺傳學修飾：研究證實，BPA可通過直接影響生殖系統發育相關基因(如ER、AR等基因)的表達，干擾激素反應途徑或類固醇生成，進而影響女性生殖功能[9,30]。例如，Caserta等[9]對111名18～40歲原發性不孕癥女性的研究表明，BPA暴露水平與ERα和ERβ、AR、PXR、AhR基因表達量呈正相關。

BPA亦可通過影響生殖系統發育相關基因表觀遺傳學修飾(包括DNA甲基化、組蛋白乙酰化和微小RNA等)，改變表觀基因組的表達影響女性生殖系統的功能[9,30]。Hanna等[30]對瑞典女性IVF患者的橫斷面研究發現，全血中較高的血清BPA與TSP50基因啟動子區137位CG二核苷酸的低甲基化顯著相關，提示BPA通過對TSP50基因的甲基化修飾上調了其表達水平。但TSP50基因表達水平的變化最終如何對女性生殖健康產生不良影響目前尚不清楚。

5.卵母細胞發育和卵巢功能：流行病學研究表明[10-11]，尿BPA的濃度與卵母細胞發育異常有關。卵母細胞發育始于胎兒期原始生殖細胞減數分裂、卵泡的形成，生育期卵母細胞的生長和減數分裂的恢復等關鍵階段。對嚙齒、靈長類動物及人類胎兒卵母細胞的體外研究發現，這些階段很容易受到BPA的影響，致使卵泡形成及生長受損、紡錘體和染色體異常、胚胎發育異常，包括卵母細胞和胚胎的表觀遺傳變異，最終導致胚胎種植失敗[6-7]。

卵巢被認為是EDCs作用的主要靶器官之一。研究表明[11,15]，始基卵泡、竇前卵泡和竇卵泡(即激素反應性卵泡)暴露于BPA中，會誘導減數分裂畸變(如染色體非整倍體增加)，卵泡破壞，降低竇前卵泡計數及卵母細胞存活率，卵巢儲備功能下降，最終導致不孕。

四、未來研究的啟示和展望

過去幾十年里，關于BPA等EDCs與人類生殖關系的相關研究報道雖迅速增加，但人類暴露于BPA后對生殖健康不良影響的直接數據依然有限。

由于BPA與女性生殖健康間的關系涉及眾多學科領域、受多種混雜因素干擾，需要通過大規模、多種族(民族)、跨學科、多地點的長期研究來完成，且化合物生物半衰期短，故在缺乏密集和頻繁暴露樣本的情況下，其影響很難通過單一而短時的研究來確定。為了在這一領域獲得更多專一和更好的研究結果，建議對BPA與女性生殖健康相關性的研究應嘗試[1,3,6,29]：(1)采用同一方法，收集不同社會、經濟、地域等不同樣本，提高結果的普遍性和實用性；(2)獲得不同群體的多個尿樣，以更好地顯示持續接觸對不同群體的影響；(3)分別評價混合物及個別化學品的作用，篩選適于研究EDCs與不良生殖健康結局關系的有效標記物；(4)同時關注女性和男性的暴露，交叉研究數據的融合可用來增加探測環境暴露微妙影響；(5)確保充分控制混雜物，包括其他化學品的接觸；(6)納入不斷發展的“組學”技術(如基因組學、表觀基因組學、代謝組學等)，以加強暴露組的暴露評估(即終生暴露程度的總和)，并提供基于生物學的個人風險評估；(7)進一步通過人體研究闡明BPA暴露對女性生殖健康的影響及其影響的生理機制。

不同研究對BPA與女性生殖健康關系的結果雖不盡一致，但新的科學和臨床數據越來越多地表明，接觸BPA可能對人類健康和生育能力，尤其是對發育期和敏感人群有重大影響。國家食品和藥物管理局將BPA稱為是一種“令人擔憂的化學物質”，且在奶瓶和吸管杯中禁止使用BPA。由于人一生中幾乎每天都有大量的EDCs接觸，因此，對于每一個女性個體來說要提倡生活方式改變，如通過減少使用含有BPA等EDCs的個人護理產品、生活用品等，有效降低這些化學物質在體內的含量。對社會群體來說，應高度重視整個地球的環境保護，更好地維護人類賴以生存的生態平衡。對于研究者來說，應致力于對此方面的深入研究，提高個體保健和人口素質。