己烯雌酚对生殖系统的影响及机制的研究进展

杜娟，潘红艳，宫智勇

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北武汉430023)

己烯雌酚对生殖系统的影响及机制的研究进展

杜娟，潘红艳，宫智勇

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北武汉430023)

环境雌激素是影响人类和动物健康的重要因素。己烯雌酚是酚类环境的一种雌激素，对雌性和雄性动物的生殖系统有影响。己烯雌酚可能通过雌激素受体、下丘脑-垂体-性腺轴、氧化机制和基因水平变化等对生殖系统产生影响，本文综述了己烯雌酚对生殖系统的影响及机制。

己烯雌酚;生殖毒性;下丘脑-垂体-性腺轴;氧化性损伤

己烯雌酚(diethylstilbestrol，DES)是一种非甾体类雌激素，属于酚类环境雌激素，是内分泌干扰物质。动物实验表明，DES通过不同的暴露方式会引发肿瘤，肿瘤的产生部位主要集中于对雌性激素敏感的器官和组织。DES对人类具有致癌性，所以DES于1980年首批被列入关于致癌物质的首份年度报告中［1］。

Smith等［2］统计，1947－1971年，有100万～200万孕妇服用DES(暴露率1%～2%)，15～29岁女性阴道透明细胞腺癌(clear-cell adenocarcinoma，CCA)的发生率显著升高，患CCA的风险随年龄的增加而增加，在25～29岁时达到发病高峰。

孕期子宫暴露DES会导致CCA，欧盟于1998年禁止DES作为牲畜促生长剂，并且在进口动物食品中严格监控残留量。2002年我国禁止DES及其酯在动物源性食品中的应用。本文综述了DES对生殖系统的影响及机制。

1 DES对生殖系统的影响

1.1 DES对雌性生殖系统的影响

DES是亲脂性物质，较稳定，不易降解，易在人和动物脂肪及组织中残留，长期服用会导致肝损伤。在孕期服用DES会增加其后代患生殖道癌症的风险，如阴道和子宫颈透明细胞腺癌、阴道癌和子宫内膜癌等。

Kawaguchi等［3］ig给予怀孕大鼠DES，发现DES 100 mg·kg－1会引起流产，胎鼠生长不良，幼崽的数目减少。与DES致癌性关系最密切的疾病是女性阴道和子宫颈CCA。在孕期服用过DES 50～200 mg的女性，其女儿患阴道CCA的概率大大增加［4］。

1.2 DES对雄性生殖系统的影响

在过去的50～60年，男性精子的数量和质量有显著下降的趋势，这与母亲在孕期暴露环境雌激素有关。DES与内源性雌激素相似，不易被分解排出。孕期服用DES易导致雄性后代睾丸异常、生殖道畸形、睾丸发育不全、精子总数减少和精子活力降低等一系列生殖系统问题。

Ma等［5］sc给予成年雄性仓鼠DES 1 mg·kg－1，发现其精母细胞和生精细胞凋亡。睾丸中的抗氧化酶类，包括过氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和总抗氧化能力均显著下降，丙二醛显著上升。表明DES 1 mg·kg－1诱导睾丸氧化损伤和精子凋亡。Li等［6］发现，雄性大鼠间隔1 d ig给予DES 3.5 mg·kg－1，持续2周，导致睾丸细胞氧化还原失衡，参与蛋白质折叠的几种重要蛋白发生氧化修饰。Ma等［5］sc给予雄性仓鼠DES 0.01，0.1和1 mg·kg－1连续1周，睾丸质量和曲细精管面积随着剂量的增加而减小，而且DES 1 mg·kg－1会诱导精母细胞和精子凋亡。Henry等［7］发现，雄性仓鼠幼崽暴露DES，会导致精囊形态学和组织学上的变化，如精囊萎缩、上皮发育不良、细胞内基质和细胞外基质形态学上的变化。

高剂量的DES对雄性生殖系统具有破坏作用，但低剂量的DES在临床上可用于治疗晚期前列腺癌。Clemons等［8］发现，DES 1 mg治疗前列腺癌是安全高效的。据报道，促性腺激素释放激素与DES 3 mg在治疗前列腺癌上具有相同的效力［9］。

2 DES对生殖系统影响的可能作用机制

2.1 与雌激素受体结合发挥生物学效应

动物性成熟后，雌性激素分泌的增加会使生殖器官质量增加，促进细胞增殖和分化，雌性激素减少导致子宫和阴道萎缩。雌性激素的分泌对于动物维持健康和生殖的内稳态是必要的。雌激素受体属于转录因子的核受体，并通过与细胞内的雌激素受体相结合发挥作用。小鼠阴道上皮细胞的增殖和分化受到卵巢分泌雌性激素的调控。Parker等［10］认为DES有致癌性是由于其与雌激素受体的结合。雌激素受体与DES结合后其构象发生改变，而进入子宫细胞的细胞核内并与染色体结合，蛋白质的翻译发生改变，最终导致子宫细胞发生癌变。

Katsu等［11］研究表明，在经DES处理新生小鼠的阴道上皮细胞中发现DDV10的表达(DDV10是一种新型的C型外源凝血素，在阴道上皮细胞分层和角质化时表达，最初在经雌二醇处理12～18 h后的小鼠阴道上皮细胞中发现)。DES和雌二醇都具有诱导阴道上皮细胞增殖和分化的功能，由此可见，DES可以与雌二醇竞争结合位点而使基因发生改变。Waalkes等［12］发现，DES具有增进致癌物质致癌性的功能，并且能加速子宫内膜癌、乳腺癌和泌尿生殖器官癌细胞的生长。因此，如果长期暴露DES，会导致细胞分化失衡，患生殖器官癌症的风险也会加大。

2.2 通过下丘脑-垂体-性腺轴影响神经内分泌系统调节

DES导致睾丸萎缩，生精细胞损失，精母细胞和精子也随之凋亡。但是，DES影响精子确切的机制可能更复杂，对莱迪希(Leydig)细胞、血睾屏障和(或)下丘脑-垂体-性腺轴可能产生影响［13］。

Leydig细胞是一类位于哺乳动物睾丸曲细精管间的间质细胞，在睾丸发育、精子发生、雄性表型及生精管道的发育中行使重要的功能。体外暴露DES结果表明，DES通过抑制Leydig细胞功能和雄性激素的分泌，进而降低血清中睾酮水平。小鼠在孕期暴露DES会损伤Leydig细胞(Leydig细胞的减少会引起尿道下裂和隐睾症)，降低支持细胞的数量。支持细胞总数的减少导致精子输出数量的下降，会提高子代性腺发育不全，隐睾症和睾丸癌的风险。研究发现，母鼠孕期摄入DES和辛烷酚(octane phenol)等环境雌激素可减少雄性胎鼠睾丸中Leydig细胞中P-450 17α-羟化酶C17-20裂解酶表达，由于该酶是睾丸Leydig细胞合成睾酮所必需的，因此环境雌激素有可能通过对细胞色素P-450酶系的影响而降低睾酮的合成，进而影响雄性生殖系统的正常发育［14］。

Yoshida等［15］sc给予Donryu幼大鼠DES，研究DES的延迟效应。结果表明，雌性幼鼠暴露DES会对生殖系统和下丘脑-垂体-性腺轴造成不可逆的破坏，可引发延迟效应(发情期提前或生殖道畸形)，并呈现剂量依赖性。Donryu大鼠sc给予DES 1.5 μg·kg－1，发情期提前至17～21周;sc给予DES 150 μg·kg－1，会引发子宫癌。

DES 1 mg在治疗前列腺癌中的作用机制，可能是DES会影响血清激素和性激素结合球蛋白(一种运输性激素的载体)，其表现为睾酮、脱氢表雄酮和雌酮下降，性激素结合球蛋白和泌乳素却明显上升。DES对下丘脑-垂体轴有负反馈调节作用，直接导致黄体生成素下降进而引起雄性激素下降。黄体生成素可以调节Leydig细胞产生的睾酮［16－17］。

2.3 生殖毒性的氧化机制

生殖毒性的可能作用机制有活性氧攻击蛋白质会产生各种结构上的变化，包括二硫键、蛋氨酸亚砜、硝基酪氨酸和金属羰基的形成。DES降低抗氧化酶水平，从而造成生殖损伤［18］，而且精子对活性氧很敏感，少量的活性氧使得生精细胞的DNA断裂［19］，干扰生精细胞的正常功能。与体细胞相比，生精细胞更容易受到活性氧损害，其原因是:①生精细胞的细胞膜含有丰富的多不饱和脂肪酸，易被氧化;②生精细胞镶嵌在支持细胞膜上，支持细胞产生活性氧可导致生精细胞损伤。

Minamiyama等［20］对雄性大鼠ig给予双酚A和DES，持续8周。在给药1周后活性氧呈剂量依赖性增加。表明活性氧可作为慢性毒性导致的精子数目和精子质量下降的标志物。

2.4 基因水平的可能机制

2.4.1 基因甲基化异常

小鼠阴道上皮细胞增殖和分化受到卵巢分泌雌性激素的调控，围生期暴露DES后会影响雌性激素的分泌，导致上皮细胞DNA甲基化异常。小鼠围生期暴露DES，雌激素响应因子会出现甲基化，例如米勒管中的c-fos和乳铁蛋白基因的脱甲基作用(原癌基因c-fos及其蛋白参与细胞的正常生长和分化过程，在细胞内信息传递和能量代谢过程中发挥重要作用，可以促使细胞转变为癌细胞)［21］。小鼠围生期暴露DES会引起核小体结合蛋白1基因的甲基化异常［22］。基因甲基化异常影响基因表达和某些基因失活。表观遗传基因调控产生遗传变化，这些变化不需要改变基因组DNA序列，而是来源于介导DNA甲基化、组蛋白和染色体结构的修饰。这些变化修饰染色体结构，改变DNA与转录因子结合能力，从而改变基因表达。肿瘤抑制基因启动子区域内DNA的CpG结构超甲基化会导致肿瘤形成［23］。

2.4.2 Hox和Wnt基因改变

同源框基因(homeobox genes，Hox)是转录因子中的一个大家族，不仅调节胚胎的发育和分化，还是细胞增殖和分化的主控基因。Hox A-10在哺乳动物甚至人类的个体发育中参与副中肾管分化、构建正常形态子宫内膜、影响子宫内膜容受性，在妊娠调控中起着重要的作用;Hox A-9基因与输卵管分化发育密切相关;Hox A-11在胚胎期子宫的发生和发育、内膜周期性变化以及胚泡着床过程中都起着重要作用。暴露DES会改变Hox基因在米勒管中的表达。Hox A-9在输卵管中表达，但是子宫暴露DES后Hox A-9转移到子宫中去表达，进而减少子宫中Hox A-10和Hox A-11的表达［24］。

Wnt信号通路是生物早期发育过程中一个非常保守的信号通路。正常的Wnt信号通路中Wnt配体与受体Frizzled和LRP5/6结合后，可以抑制APC等组成的降解复合物，使细胞质内的β连环素得以稳定和积累并进一步入核，通过与转录因子TCF/LEF结合，开启下游基因的转录。异常激活的Wnt信号不再受到降解复合物的调节并且与多种肿瘤发生、发展关系密切。米勒管分化上皮细胞能分化成子宫、输卵管、宫颈和阴道细胞等。围生期暴露DES也会减少Wnt在米勒管中的表达。小鼠胚胎发育期，Wnt7a表达局限于子宫内膜的上皮细胞，在上皮间质细胞的相互作用中扮演重要角色。在整个胚胎发育过程中，Wnt7a在米勒管中表达，出生后仅在输卵管和子宫的上皮细胞中表达。小鼠敲除Wnt7a基因会导致子宫腺发育不全和不孕。Wnt7a突变体会造成输卵管和子宫畸形，子宫内膜上皮细胞多层。因此，幼小鼠暴露DES会引起Wnt和Hox基因的改变，最终导致输卵管和子宫畸形［24］。

3 展望

DES主要用于孕期预防流产、作为激素替代疗法治疗前列腺癌等，但同时DES对动物和人类机体产生了不同的负面影响。DES可引起雌性哺乳动物阴道、子宫和卵巢等形态及功能上的改变;雄性动物性腺发育不良、精子数量减少和精子活力下降等一系列生殖系统问题。DES致畸和致肿瘤的机制成为近些年的研究热点，已经深入到分子和基因水平，这些研究将为治疗DES造成的各种不良反应的治疗带来新的希望。

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Progress in effect of diethylstilbestrol on reproductive system and its mechanism

DU Juan，PAN Hong-yan，GONG Zhi-yong
(College of Food Science and Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China)

The environmental endocrine-disrupting chemicals have great effect on human and animal development and life.Diethylstilbestrol(DES)is an estrogenic endocrine disruptor with long-term health effects，possibly including depression following exposure in utero.DES may play a role through estrogen receptors，the hypothalamus-pituitary-gonadal axis，and oxidative damage.In this review，the effect on male and female reproductive organs and the mechanism of reproductive toxicity by DES are summarized.

diethylstilbestrol;reproductive toxicity;hypothalamic-pituitary-gonadal axis;oxidative damage

The project supported by National Eleventh Five-Year Technology Support Project(2009BADB9B02)

GONG Zhi-yong，E-mail:zhiyong-gong@yahoo.com.cn，Tel:13618668916

R968

A

1000-3002(2012)04-0588-03

10.3867/j.issn.1000-3002.2012.04.022

国家“十一五”科技支撑计划项目(2009BADB9B02)

杜娟(1988－)，女，硕士研究生，主要从事食品安全研究，Tel:13167368985，E-mail:dujuan-liusong@163.com;宫智勇(1966－)，男，教授，博士，主要从事食品毒理学研究。

宫智勇，E-mail:zhiyong-gong@yahoo.com.cn，Tel:13618668916

2011-07-11接受日期:2011-12-21)

(本文编辑:付良青)