双酚A 雌性生殖毒性及其机制研究进展

梁书秋， 马明月

（1. 沈阳医学院公共卫生学院卫生毒理学专业2018 级硕士研究生， 辽宁 沈阳110034； 2. 公共卫生学院毒理学教研室）

双酚A （ bisphenol A， BPA ） 是一种酚类环境雌激素， 进入机体可产生类似生物体自身激素的作用， 长期暴露可能对生殖、 发育具有潜在危害［1］。 BPA 广泛用于消费品中， 例如婴儿奶瓶、医疗器械等［2］， 主要通过口腔和皮肤接触等进入人体， 其对神经、 神经内分泌、 免疫、 心血管、代谢和基因毒性等产生影响［3-4］。 由于人群中BPA暴露是普遍存在的， 因此BPA 对健康影响成为国内外研究的热点问题。 本文主要就BPA 的雌性生殖毒性及其机制研究进展进行综述。

1 雌性生殖器官的影响

1.1 卵巢的影响 卵巢主要功能是产生卵细胞，分泌激素， 以促进女性性征的发育并维持。 李昱辰等［5］研究发现， 未成年大鼠连续BPA 暴露可引起卵巢原始／初级卵泡的比例减少， 表明BPA 对未成年大鼠卵巢发育具有一定抑制作用， 其机制可能与闭锁卵泡比例增加有关。 有研究发现， BPA在任何剂量下都能导致次级卵泡数量显著下降［6］。曹羽明等［7］研究发现， BPA 对小鼠卵巢存在非单一剂量效应， 亚慢性暴露于低剂量BPA 可引起小鼠卵巢储备功能下降。 雌性SD 大鼠暴露于高剂量BPA， 可导致囊性卵泡增多， 黄体减少， 腔性卵泡减少［8］。 Hunt 等［9］将7 月龄的恒河猴胚胎暴露在BPA 中， 这一时期是卵泡的形成时期， 结果发现卵巢上多卵母细胞的异常卵泡显著增多， 且持续存在一些没有卵泡细胞包裹的卵母细胞， 表明BPA 暴露影响了正常卵泡的形成。 Zhu 等［10］为了探讨BPA 对小鼠卵泡发育和雌性生殖干细胞的影响及其可能的作用机制， 给予雌性CD-1 小鼠腹腔注射12.5、 25 和50 mg／ （kg·d） 的BPA， 结果显示高浓度的BPA 抑制了卵泡的发育， 尤其是原始卵泡、 初级卵泡和黄体的发育； BPA 上调凋亡相关蛋白SAFB 样转录调制器（SLTM） 表达，引起卵泡闭锁； 此外， BPA 可诱导培养的雌性生殖干细胞（FGSCs） 凋亡， 表明BPA 对卵巢卵泡发育和FGSCs 的影响， 尤其是对FGSCs 的影响，提示了BPA 导致雌性不育的一种新的机制。

1.2 子宫的影响 王慧等［11］发现雌性小鼠暴露于BPA 环境下， 子宫系数随剂量的增大而增大， 子宫腺体上皮萎缩， 腺体结构紊乱， 炎症细胞增多。出生后（PND0-10） 的大鼠暴露于BPA 会加速青春期的开始， 引起大鼠子宫的退化和形态的变化，并增加凋亡反应率［12］。 还有研究表明， BPA 暴露会损害雌性小鼠子宫的接受能力， 该能力是胚胎植入成功的重要一步， 在妊娠期0.5 ～3.5 d 的小鼠， 暴露于不同剂量BPA 0、 0.025、 0.5、 10、40、 100 mg／ （kg·d）， 可发现在最高剂量组， 子宫接受能力受损［13］。 围产期BPA 暴露， 可干扰小鼠的生长发育， 并且当小鼠成年并怀孕时， 紧密连接蛋白在子宫上皮的特殊表达， 减少了着床部位的数量［14］。 Gtupta 等［15］从发情的成年大鼠体内分离子宫， 记录其自发体外收缩， 测定BPA积累浓度对其的影响， 并且使用抑制剂评估一氧化氮和鸟苷环化酶参与BPA 导致的子宫收缩力的变化， 结果发现， BPA 以浓度依赖的方式，通过亚硝化机制降低自发性子宫收缩的频率与幅度。

1.3 乳腺的影响 有研究表明低剂量环境内分泌干扰物， 可增加芳香化酶活性， 促进雌二醇生物合成， 促进乳腺细胞增殖［16］。 以FVB-GFP 转基因小鼠为模型， 借助泵移植途径将怀孕第9 天的雌性小鼠暴露在0、 25、 250 ng／kg BPA 中， 结果表明， BPA 暴露能够改变雌性FVB-GFP 孕鼠乳腺导管形态结构和子宫中胎位点分布， 小鼠乳腺增生性导管结构比例显著增高［17］。 子宫内BPA 暴露还会破坏哺乳动物的乳腺发育， 增加肿瘤易感性［18］。 有研究显示， 在产前暴露于BPA 可改变产后仔鼠乳腺的蛋白表达水平， 其中包括波形蛋白（vimentin）、 14-3-3 蛋白表达上调， 富含半胱氨酸型酸性蛋白（SPARC） 表达水平下调， 同时，BPA 还诱导仔鼠乳腺中信号蛋白c-Raf、 p-Akt、p-ERKs表达上调， 肿瘤坏死因子-β （TGF-β） 表达下调， 上述这些蛋白表达的变化与肿瘤发生的易感性增加一致［19］。

1.4 输卵管的影响 卵母细胞从卵巢通过输卵管进行受精， 受精成功后， 受精卵将继续通过输卵管， 进入子宫。 因此， 正常的输卵管功能是生育所必需的［20］。 BPA 对输卵管主要是进行性增殖性损伤。 Newbold 等［21］观察到成年CD-1 小鼠的输卵管在产前暴露于低剂量BPA， 小鼠的输卵管出现进行性增生性病变。

1.5 阴道的影响 动物实验显示， BPA 可引起雌性动物阴道开口时间提前、 动情周期不规则、 子宫湿重增加、 子宫／体质量比显著增高、 平滑肌厚度及宫腔上皮高度增加等［22］。 徐耿等［23］采用105只8 周龄SPF 级CD-1 小鼠， 分成4 个剂量组， 孕期（受孕0 ～18 d） 分别给予0、 8、 40、 200 mg／kg BPA， 发现低、 中、 高剂量组的子代雌鼠阴道开口时间和阴道开口提前率均高于对照组。 但王娟等［24］连续3 d 给予SD 大鼠200、 400、 800 mg／kg BPA， 发现各组大鼠阴道开口率均为0， 表明BPA 暴露未能明显促进阴道的发育。

2 下丘脑-垂体-性腺轴的影响

环境内分泌干扰物在环境中普遍存在， 并可能通过下丘脑-垂体-性腺轴水平上损害生殖功能，发展中的垂体腺对暴露环境内分泌干扰物比较敏感， 并可能发生性别特异的影响［25］。 BPA 处理的雌性金鱼下丘脑-垂体-性腺轴相关基因sgnrh、fshβ、 lhβ 表达明显减少， 卵巢未见性类固醇激素水平改变， 卵巢未见TUNEL、 PCNA 染色， 提示BPA 可能通过性腺轴减少卵巢成熟［26］。 在下丘脑-垂体水平上， BPA 暴露可导致雌性后代中Kiss-1、GnRH 和FSH 的mRNA 表达升高； 在性腺轴水平，BPA 暴露导致芳香化酶表达水平和雌激素合成升高［27］。 采用BPA 诱导青春前期雌性大鼠中枢性性早熟模型研究发现， BPA 暴露导致雌性大鼠性早熟的毒性机制中， 涉及中枢性关键基因Kiss-1／GPR54 mRNA 的提前表达， 并上调编码蛋白kisspeptin 水平， 继而活化下丘脑神经元细胞合成GnRH， 激活下丘脑-垂体-性腺轴， 导致青春发育启动和性发育提前［28］。 子宫内低剂量暴露BPA 对CD-1 雌性小鼠的子代生殖组织的影响， 包括阴道湿重减少， 子宫内膜固有层减少， 溴脱氧尿苷与子宫内膜腺上皮DNA 结合增加， 子宫内膜腔上皮细胞和下层基质中雌激素受体和孕酮受体表达量增加， 此外， BPA 诱导的下丘脑-垂体-性腺轴功能的改变可能进一步加剧仔鼠3 个月时观察到的异常［29］。 Ternández 等［30］研究发现， 新生仔鼠暴露于500 mg／50 ml BPA， 可造成其下丘脑-垂体-性腺轴不可逆转的改变， 导致仔鼠停止排卵和不孕症。 低剂量BPA 暴露14 d 会影响成年斑马鱼的神经内分泌系统， 并可以观察到腺垂体的变化，BPA 在1 μg／L 时具有雌激素作用， 芳香化酶基因CYP19b 表达较对照组明显降低， 在较高剂量（100 和1 000 μg／L） 时组织学图像显示已损害促性腺激素细胞， 说明性腺神经内分泌轴功能发生变化， 促性腺激素合成失调， 这将直接影响到雌性的生育能力和生殖能力， 干扰卵巢的正常功能［31］。 GPR173 是一种高度保守的G 蛋白偶联受体， 与下丘脑-垂体-性腺生殖轴相关， 在大脑和卵巢中表达， McIlwraith 等［32］研究显示， BPA 暴露可显著降低Gpr173 mRNA 表达水平， 从而影响生殖功能， 这可能是未来生殖健康的治疗靶点。

3 BPA 女性生殖系统影响的流行病学调查

全世界每年生产350 多万吨BPA， 其中超过100 吨被排放到大气中， 通过皮肤和口腔等方式进入人体［33］。 Dualde 等［34］对母乳中的BPA 进行了大规模的生物监测研究， 结果显示BPA 的检测率为83%， 而最高 浓度达 到42 ng／ml。 La Rocca等［35］测量了可生育妇女和不育妇女血浆中BPA 的浓度， 发现不孕妇女体内BPA 的平均浓度是可生育妇女的2.4 倍（OR ＝2.4， 95%CI： 1.0 ～5.9）。有研究显示， 妇女血清中BPA 的浓度可能与子宫内膜异位症的发生有关； 此外在BPA 作用下可能发展的另一种疾病是多囊卵巢综合征（PCOS），表现为生殖和代谢紊乱， 如缺乏排卵和高雄激素，本病以卵泡发育紊乱为特征， 与不孕症的发生有关［36-37］。 Takeuchi 等［38］的研究发现PCOS 患者血清中BPA 的浓度明显升高。 而另一项研究发现，尿中BPA 浓度显著增加， 与子痫前期的发生风险增加有关［39］。

4 BPA 影响雌性生殖系统的相关机制

4.1 表观遗传学机制 来自体外和体内模型的多项证据表明， 子宫内暴露于环境干扰物引起的表观遗传修饰可导致基因表达的改变， 这种改变可能会持续终生［40］。 为了确定其对雌性生殖生理学的影响并研究与生殖相关的基因表达水平的变化是否由组蛋白修饰引起， 与环境暴露一致的BPA浓度被施用于斑马鱼染毒3 周， 结果发现，5 μg／ L BPA可能通过组蛋白修饰介导的染色质结构变化下调卵母细胞成熟促进信号， 促进成熟卵泡细胞凋亡， 表明BPA 对雌性生殖系统的负面影响可能是由于其上游解除表观遗传机制的能力［41］。

在子宫内暴露BPA 也被发现能使Hoxa10 基因的启动子和内含子中的特定CpG 位点去甲基化，导致2 周龄雌性后代子宫内基因转录的上调［42］。妊娠期暴露BPA 可促进子代成年雌鼠卵巢产生卵泡， 显著降低生殖激素的含量及活性， 显著增加卵巢激素受体的含量， 抑制卵巢激素受体和DNA甲基转移酶（DNMT） 的转录， 对子代产生生殖损伤［43］。

Rodosthenous 等［44］的研究表明， BPA 暴露导致颗粒细胞中miR-27b-3p 的表达水平下调， 还可导致其靶基因Fas 死亡结构域（FADD）、 胰岛素样生长因子-1 （IGF-1） 和PPARγ 表达上调，可能对卵泡生长和卵母细胞成熟产生毒性作用，提示BPA 可以调节非编码RNA 相关的靶基因， 从而产生生物学效应。

4.2 氧化应激机制 氧化应激是BPA 的另一种毒性机制。 BPA 可降低抗氧化酶水平， 增加自由基和脂质过氧化的生成， 引起氧化应激损伤［45］。 研究显示， BPA 会损害抗氧化系统的平衡， 通过抑制抗氧化酶活性， 使抗氧化基因表达下调， 提高颗粒细胞中的NO 和MDA 水平， 导致脂质过氧化，从而引起卵巢毒性［45-46］。

4.3 雌激素受体途径 BPA 是一种拟雌激素， 而典型的雌激素受体包括ERα 和ERβ， 具有不同的生物学功能。 BPA 的雌激素样作用取决于两种雌激素受体在不同组织中的分布和表达， 一般认为BPA 与雌激素受体完全结合， 形成配体-受体复合物， 通过与雌激素反应元件结合来调节基因表达［47］。 Pollock 等［48］用雌激素拮抗剂预处理可显著降低BPA 在子宫的分布， 表明BPA 与雌激素受体在体内存在相互作用。

4.4 非雌激素受体途径 BPA 不仅能通过经典的雌激素受体途径介导基因的表达， 而且通过膜雌激素受体（mER） 快速激活非雌激素依赖性信号通路［49］。 GPER 是最常见的mER 之一， 已被证实在BPA 的毒性作用中发挥重要作用， 有研究证实，BPA 可以通过GPER 依赖途径参与乳腺癌细胞的迁移和侵袭［50］。 BPA 也能与雌激素相关受体γ（ERRγ） 结合， 据报道， 乳腺癌的发展是由BPA通过ERRγ 依赖性信号通路介导的［45］。

5 小结与展望

BPA 作为一种环境内分泌干扰物， 其暴露在人群中普遍存在的， 如果长时间低剂量接触， 可在体内蓄积， 影响人体 的正常内分泌功能， 干扰激素分泌， 从而损伤雌性生殖系统功能， 严重的可导致不孕不育。 BPA 暴露导致雌性生殖系统损害的机制尚未十分明确， 在实验过程中受多种因素影响， 如暴露时间、 实验动物种类、 暴露剂量、暴露途径等， 故建立良好的动物模型， 同时结合人群流行病学调查， 有助于我们全面了解BPA 的生殖毒性。 近些年来表观遗传学的兴起， 给机制研究提供一种新思路， 非编码RNA、 DNA 甲基化及组蛋白修饰等都将为其机制研究提供进一步线索。