2022常見(jiàn)內(nèi)分泌干擾物對(duì)人類(lèi)生殖功能損傷及其藥物干預(yù)的研究進(jìn)展(全文)

2022常見(jiàn)內(nèi)分泌干擾物對(duì)人類(lèi)生殖功能損傷及其藥物干預(yù)的研究進(jìn)展（全文）摘要內(nèi)分泌干擾物（endocrinedisruptingchemicals，EDCs）是一種新型持久性的有機(jī)污染物，人們通過(guò)皮膚、消化道、呼吸道等途徑不可避免地暴露于EDCs，大量研究表明EDCs可損害生殖系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)，因此亟待開(kāi)展干預(yù)EDCs毒性的藥物研究。雙酚A、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯、重金屬、丙烯酰胺是常見(jiàn)的EDCs，本文將對(duì)這些常見(jiàn)EDCs誘發(fā)的生殖損傷及現(xiàn)今相關(guān)藥物干預(yù)研究進(jìn)行總結(jié)概述，以期為開(kāi)發(fā)更多干預(yù)EDCs的藥物提供理論依據(jù)。1996年，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署首次引入內(nèi)分泌干擾物（endocrinedisruptingchemicals，EDCs）的定義，即一種干擾體內(nèi)天然激素的合成、分泌、轉(zhuǎn)運(yùn)、結(jié)合、作用或消除的外源性物質(zhì)，這些天然激素負(fù)責(zé)維持體內(nèi)平衡、生殖、發(fā)育或行為［1］。EDCs主要分為天然化合物（如植物雌激素、雌二醇等）和合成化合物，包括用作工業(yè)涂料、殺蟲(chóng)劑、增塑劑、食品添加劑等的化合物［2］?，F(xiàn)今幾種常見(jiàn)的EDCs主要有雙酚A（bisphenolA，BPA）、丙烯酰胺（acrylamide，ACR）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯［di（2-ethylhexyl）phthalate，DEHP］、氯吡硫磷（chlorpyrifos，CPF）等，BPA被廣泛用于制造塑料容器、食品和飲料罐、電子設(shè)備、熱敏紙、廚房用具、玩具和牙科密封劑，且極易溶解在食品和飲料中，因此，普通人群直接（通過(guò)口服/局部途徑）和間接（通過(guò)環(huán)境污染/食物鏈）都暴露于BPA。前期研究表明，BPA不僅能誘發(fā)肥胖和糖尿病等代謝性疾?。?-4］，對(duì)心血管、肝腎以及生殖器官也具有一定的損害［5-7］。DEHP在工業(yè)中用于改善塑料產(chǎn)品的柔韌性和加工性，可在體內(nèi)蓄積影響激素水平，從而危害內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)［8］。殺蟲(chóng)劑、除草劑以及殺菌劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，常在土壤以及植物表面有所殘留，CPF是一種高效有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑，動(dòng)物長(zhǎng)期接觸后可蓄積于肝臟、腦和卵巢中，引發(fā)組織損傷［9］。現(xiàn)今，ACR已被歸為2A類(lèi)致癌物質(zhì)，主要應(yīng)用于廢水處理、化妝品生產(chǎn)、造紙和紡織業(yè)以及實(shí)驗(yàn)中聚丙烯酰胺凝膠的制備［10］，在食品如薯片、咖啡中也能被檢測(cè)到。人們通過(guò)皮膚、呼吸道、消化道直接暴露于環(huán)境EDCs，EDCs可以通過(guò)受體和非受體介導(dǎo)途徑影響內(nèi)分泌系統(tǒng)，其可能的作用機(jī)制包括誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、靶向參與類(lèi)固醇生物合成的酶（如細(xì)胞色素P450）、刺激核激素和核受體的相關(guān)途徑、作為激素敏化劑等［11］。鑒于EDCs對(duì)人類(lèi)生殖健康的多重影響，本文將對(duì)常見(jiàn)EDCs如BPA、DEHP、重金屬、ACR等對(duì)人類(lèi)生殖功能損傷進(jìn)行總結(jié)概括，并針對(duì)現(xiàn)今藥物干預(yù)EDCs的研究進(jìn)行綜述，以期為開(kāi)發(fā)干預(yù)EDCs的藥物提供參考。一、常見(jiàn)EDCs對(duì)生殖功能的損傷2017年，Levine等［12］通過(guò)薈萃分析指出男性精子數(shù)量在僅僅40年間就降低了50%，這在很大程度上歸因于EDCs的出現(xiàn)。許多不同類(lèi)型的環(huán)境EDCs，包括BPA、鄰苯二甲酸酯、殺蟲(chóng)劑等其他化學(xué)品，已被證明對(duì)人類(lèi)生殖系統(tǒng)有一定損傷。對(duì)于男性生殖系統(tǒng)而言，EDCs與睪丸發(fā)育不良綜合征、男性不育、睪丸癌、隱睪和尿道下裂的發(fā)生存在一定關(guān)系，在胎兒或新生兒期暴露于EDCs會(huì)誘發(fā)成年后生殖功能障礙。除草劑和殺菌劑與精液質(zhì)量之間存在關(guān)聯(lián)，睪丸組織學(xué)顯示長(zhǎng)期接觸這些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致大鼠精子數(shù)量減少、生精小管變性、生殖細(xì)胞脫落、支持細(xì)胞空泡化，體內(nèi)睪酮水平下降。而對(duì)羥基苯甲酸酯、DEHP以及環(huán)境中二噁英的暴露具有降低大鼠生育力的負(fù)面影響［13］。一項(xiàng)對(duì)592名中國(guó)男性的橫斷面研究中顯示，BPA的高暴露與催乳素和性類(lèi)固醇結(jié)合球蛋白的濃度顯著升高以及血液中雄烯二酮水平和游離雄激素指數(shù)降低有關(guān)［14］，這可能是導(dǎo)致男性不育的原因之一。此外，EDCs對(duì)前列腺具有一定的影響，其不僅會(huì)導(dǎo)致老年大鼠前列腺增生，還可能增加雄性子代前列腺癌的易感性。雌激素和EDCs可以對(duì)前列腺干細(xì)胞和祖細(xì)胞進(jìn)行重新編程，導(dǎo)致癌癥易感性增加［15-17］。在對(duì)女性生殖系統(tǒng)的影響方面，BPA暴露與子宮形態(tài)異常和子宮內(nèi)膜異位癥有關(guān)［18］，體外研究表明，暴露于BPA會(huì)損害卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂，從而導(dǎo)致卵母細(xì)胞退化，長(zhǎng)期暴露對(duì)著床和妊娠產(chǎn)生不利影響［19］。流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，BPA與人類(lèi)胎兒畸形具有相關(guān)性，母體代謝BPA的能力下降可能會(huì)促進(jìn)后代畸形的發(fā)生，并與流產(chǎn)和早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)提高有關(guān)［20-21］。此外，鉛、鎘等重金屬可影響卵泡形成、黃體功能和受精過(guò)程，與不孕以及流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)增大存在一定關(guān)聯(lián)［22］。ACR暴露則可降低卵巢重量以及血清孕酮和雌二醇濃度，通過(guò)影響類(lèi)固醇激素的釋放，增加細(xì)胞凋亡和自噬相關(guān)基因的mRNA水平，導(dǎo)致卵巢功能障礙［23］。ACR也可通過(guò)血-胎屏障和血-乳屏障，抑制胎盤(pán)發(fā)育，導(dǎo)致不良妊娠［24］。二.藥物對(duì)EDCs所致毒性的干預(yù)作用1.減輕EDCs所致生殖與發(fā)育毒性的藥物：環(huán)境EDCs對(duì)男性生殖系統(tǒng)造成的損傷主要表現(xiàn)在睪丸形態(tài)和組織學(xué)變化、精子產(chǎn)生與成熟方面。體外試驗(yàn)表明，BPA可誘導(dǎo)睪丸支持細(xì)胞凋亡，細(xì)胞骨架成分波形蛋白中間絲的結(jié)構(gòu)崩解，而人參皂苷通過(guò)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellularsignal-regulatedkinase1/2，ERK1/2）-絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK）信號(hào)介導(dǎo)的抗氧化防御機(jī)制逆轉(zhuǎn)BPA的細(xì)胞毒性作用，成為預(yù)防和治療BPA所致睪丸損傷的潛在候選藥物［25］。50mg/kg的BPA能導(dǎo)致睪丸重量、體積和精子數(shù)量的下降以及總睪丸蛋白的下調(diào)，而160mg/kg的柚皮苷（naringin，NG）給藥處理可通過(guò)抑制睪丸脂質(zhì)過(guò)氧化水平，清除自由基使睪丸形態(tài)和組織學(xué)的改變正常化［26］。此外，有研究顯示，宮內(nèi)暴露于BPA（每日25μg/kg或250μg/kg）會(huì)導(dǎo)致大鼠雄性后代的前列腺炎癥和非典型性增生的發(fā)生率增加，金雀異黃素（genistein，GEN）是大豆的生物活性成分之一，已被證實(shí)具有弱雌激素樣作用，給孕期大鼠喂食GEN（每日約5.5mg/kg）時(shí)能有效減輕BPA誘導(dǎo)的前列腺病變［27］。重金屬鎘能破壞血-睪屏障，并誘導(dǎo)睪丸充血、膿腫和引發(fā)不育。姜黃素（50mg/kg）可通過(guò)核因子E2相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件（nuclearfactorerythroid2-relatedfactor2/antioxidantresponseelement，Nrf2/ARE）通路治療鎘（2mg/kg）誘導(dǎo)的睪丸損傷，表現(xiàn)為精子活動(dòng)率升高、精子濃度和血清睪酮濃度增大等，使睪丸的總體抗氧化能力得到提高［28］。另外，有研究表明，苘麻提取物（100mg/kg和200mg/kg）可提高雄性小鼠精子數(shù)目，降低精子異常，提高抗氧化能力，干預(yù)鉛所致的生殖毒性［29］。前期研究表明，ACR可導(dǎo)致大鼠運(yùn)動(dòng)障礙、神經(jīng)元變性以及精原和精母細(xì)胞的特異性損傷，米諾環(huán)素可通過(guò)血腦屏障，對(duì)ACR所致神經(jīng)和睪丸毒性發(fā)揮保護(hù)作用［30］。此外，抗氧化劑異硫氰酸苯乙酯（phenylethylisothiocyanate，PEITC）可抑制ACR誘導(dǎo)的曲細(xì)精管中生精細(xì)胞脫落［31］。ElMazoudy等［32］證實(shí)暴露于CPF可導(dǎo)致雄性大鼠血清睪酮水平降低，睪丸及附睪重量下降，精子數(shù)量下降，活力降低，進(jìn)而可能導(dǎo)致不育。而來(lái)源于樹(shù)皮和葉芽裂縫的蜂膠能顯著改善各項(xiàng)生化指標(biāo)，提高大鼠生育能力，保護(hù)大鼠免受CPF所致的負(fù)面影響。DEHP可以通過(guò)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致睪丸損傷，早在1994年，就有學(xué)者開(kāi)展了干預(yù)DEHP毒性的藥物研究，其研究成果表明維生素B12衍生物腺苷鈷胺可預(yù)防DEHP誘導(dǎo)的大鼠睪丸萎縮［33］。Suna等［34］研究表明，D-阿洛酮糖可直接清除活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS），減輕DEHP誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，從而對(duì)大鼠睪丸發(fā)揮保護(hù)作用。在經(jīng)DEHP處理的睪丸間質(zhì)細(xì)胞中，可明顯觀察到活性氧、過(guò)氧化氫和丙二醛（malondialdehyde，MDA）的表達(dá)上調(diào)，而用每日5mg/kg的番茄紅素治療28d后，睪丸功能障礙有所改善，這可能是因?yàn)橛绊懥薔rf2的表達(dá)與活性，Nrf2是一種轉(zhuǎn)錄激活劑，可以通過(guò)激活抗氧化劑基因的表達(dá)來(lái)保護(hù)睪丸免受ROS的損害［35］。此外，天然抗氧化劑α-硫辛酸（alpha-lipoicacid，LA）既能清除自由基，還可產(chǎn)生內(nèi)源性抗氧化活性物質(zhì)如還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH），當(dāng)用20mg/kg的LA與DEHP（20g/kg）共處理小鼠睪丸組織時(shí)，可明顯觀察到LA改善了DEHP誘導(dǎo)的激素水平、精子指數(shù)以及睪丸組織病理學(xué)的變化［36］。另一種具有抗氧化效應(yīng)的物質(zhì)——褪黑素是腦松果體分泌的激素之一，對(duì)中樞神經(jīng)、免疫和心血管均具有一定的調(diào)節(jié)作用。在100μmol/LDEHP誘導(dǎo)的小鼠睪丸組織中，10μmol/L的褪黑素能維持G9a蛋白依賴(lài)的組蛋H3賴(lài)氨酸9甲基化，G9a蛋白僅在精原和早期精母細(xì)胞中表達(dá)，褪黑素可減少生殖細(xì)胞的凋亡，上調(diào)減數(shù)分裂相關(guān)基因如STRA8的表達(dá)，以及促進(jìn)精原干細(xì)胞（spermatogonialstemcells，SSC）的自我更新［8］。益生菌能定殖在人體內(nèi)改變宿主某一部位菌群組成，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制上皮和黏膜黏附來(lái)維持腸道菌群平衡，可調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和減少病原微生物的定殖。先前研究表明，腸道菌群參與調(diào)節(jié)血-睪屏障的通透性并影響睪丸發(fā)育［37］。乳桿菌是一種常見(jiàn)的益生菌，口服植物乳桿菌TW1-1可顯著提高DEHP染毒小鼠的血清睪酮濃度，提高精液質(zhì)量，使性腺發(fā)育趨向正常。TW1-1可降低不同炎癥因子如腫瘤壞死因子（tumornecrosisfactor，TNF）-α、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β和IL-6的表達(dá)，從而減輕DEHP誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，這將為環(huán)境污染物引起的生殖毒性提供一種新型治療方法［38］。在干預(yù)EDCs誘導(dǎo)的女性生殖與發(fā)育毒性方面，已發(fā)現(xiàn)酸棗葉提取物可以刺激睪酮、卵泡刺激素（follicle-stimulatinghormone，F(xiàn)SH）和黃體生成素（luteinizinghormone，LH）的產(chǎn)生以及抑制促炎細(xì)胞因子如IL-1β、TNF-α的表達(dá)來(lái)改善氯化汞暴露后引起的生殖功能障礙［39］。菟絲子黃酮（flavonoidsfromcuscutachinensis，CCFs）可下調(diào)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNAmethyltransferase，DNMT）的表達(dá)，抑制H19/Igf2甲基化，H19/Igf2可在小鼠卵巢中表達(dá)，是竇卵泡生長(zhǎng)和類(lèi)固醇生成的調(diào)節(jié)因子。同時(shí)，CCFs可抑制bax、caspase-7、caspase-9蛋白表達(dá)，上bcl-2表達(dá)，減輕BPA對(duì)雌性小鼠卵巢細(xì)胞的損傷［40］。除此之外，黃連木油和生姜活性成分6-姜酚可發(fā)揮抗炎、抗氧化作用，保護(hù)大鼠免受CPF誘導(dǎo)的卵巢和子宮損傷［9，41］。如前所述，干預(yù)EDCs毒性作用的藥物研究主要集中于嚙齒動(dòng)物，而對(duì)早期胚胎的影響較少涉及。有學(xué)者探討了1μg/L和10μg/L的急性BPA暴露對(duì)牛胚胎發(fā)育和代謝的影響，結(jié)果顯示暴露于BPA會(huì)降低胚泡率和可移植囊胚的百分比，并會(huì)導(dǎo)致胚胎的葡萄糖消耗顯著增加，考慮到BPA可能與雌激素介導(dǎo)的途徑相關(guān)，因此采用10μg/L的雌激素受體抑制劑氟維司群（fulvestrant，F(xiàn)ULV）進(jìn)行處理，結(jié)果顯示FULV抵消了BPA所致的胚胎發(fā)育和代謝的不良影響［42］。2.減輕EDCs所致其他毒性的藥物：EDCs可誘導(dǎo)肝腎毒性，Aslanturk等［43］報(bào)道每日給予大鼠130mg/kgBPA，連續(xù)28d會(huì)導(dǎo)致腎臟組織病理學(xué)改變，如腎小管和腎小球變性，血管充血和間質(zhì)細(xì)胞浸潤(rùn)；同時(shí)會(huì)導(dǎo)致抗氧化酶如超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）、過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathioneperoxidase，GPX）和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathioneS-transferase，GST）活性降低。而?；撬岷徒S素具有抗氧化能力，可作為ROS的清除劑，且具有激活與抗氧化酶表達(dá)的Nrf2信號(hào)通路的作用。每日各100mg/kg的聯(lián)合用藥可明顯逆轉(zhuǎn)BPA誘導(dǎo)的腎臟損害，顯示了這兩種抗氧化劑有望成為早期干預(yù)BPA所致毒性的潛在治療藥物。硒是人體必需的微量元素之一，因其具有抗癌、抗衰老、保護(hù)心臟、降低流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)等功能受到人們廣泛關(guān)注。在5μmol/L鎘處理的雞原代肝細(xì)胞中，加入1μmol/L硒可恢復(fù)部分肝細(xì)胞的正常形態(tài)，減輕肝細(xì)胞死亡，這主要是通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留硒蛋白的表達(dá)來(lái)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而逆轉(zhuǎn)鎘誘導(dǎo)的肝臟毒性［44］。然而，硒拮抗鎘的效率是有限的，且高劑量的硒具有一定的毒性。而白樺酸的處理可規(guī)避這種不良影響，白樺酸本身對(duì)于機(jī)體無(wú)毒，用其處理經(jīng)氯化鎘誘導(dǎo)小鼠時(shí)，血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanineaminotransferase，ALT）、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartateaminotransferase，AST）以及尿素氮水平比單用氯化鎘處理時(shí)有所降低，且呈劑量依賴(lài)性地阻止了鎘在肝腎中的殘留，促進(jìn)了鎘的排泄［45］。此外，N-乙酰-L-半胱氨酸（N-acetyl-L-cysteine，NAC）可提高鎘染毒小鼠體內(nèi)的抗氧化酶活性以及GSH水平，通過(guò)抑制腦內(nèi)蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（proteinkinaseB/mammaliantargetofrepamycin，Akt/mTOR）通路的激活治療鎘誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性疾?。?6］。除了BPA和鎘可導(dǎo)致肝腎毒性外，CPF中毒也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的肝功能障礙，表現(xiàn)為血清和肝臟堿性磷酸酶、AST和ALT活性的升高。而鋅的補(bǔ)充可以減少膠原蛋白積累和抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，使肝臟結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)正常［47］。與此同時(shí)，黃酮類(lèi)化合物槲皮素和兒茶酚聯(lián)合使用導(dǎo)致MDA水平降低，GPx、GST水平升高，通過(guò)減輕氧化應(yīng)激來(lái)保護(hù)肝臟［48］。此外，暴露于CPF可導(dǎo)致大鼠心肌纖維排列紊亂、膠原纖維沉積、肌漿內(nèi)caspase3表達(dá)增高等，藏紅花中的活性成分西紅花苷可有效減輕這些癥狀，使心肌細(xì)胞恢復(fù)趨向正常［49］。DEHP可通過(guò)血-腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)組織從而誘發(fā)神經(jīng)毒性，在用DEHP處理的嗜鉻細(xì)胞瘤12（pheochromocytoma12，PC12）細(xì)胞中，可明顯觀察到細(xì)胞存活率降低，用0.5mg/mL猴頭菇預(yù)處理后顯示抗凋亡蛋白上調(diào)，有力地保護(hù)了神經(jīng)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激，這可能與猴頭菇能清除活性氧，維持呼吸復(fù)合體的活性有關(guān)［50］。在雞心肌細(xì)胞中，DEHP可通過(guò)上調(diào)促凋亡蛋白及下調(diào)抗凋亡蛋白的表達(dá)以及降低抗氧化酶的活性來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡，用1μmol/L的紫杉葉素處理時(shí)，大大提高了細(xì)胞的存活率，其主要是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞色素P450的穩(wěn)態(tài)以及提高抗氧化酶活性來(lái)發(fā)揮保護(hù)作用［51］。關(guān)于藥物干預(yù)ACR誘導(dǎo)的毒性方面，已發(fā)現(xiàn)可可多酚提取物和原花青素B2可通過(guò)防止細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激和激活c-junN末端激酶（c-JunN-aminoterminalkinases，JNK）通路抑制ACR誘導(dǎo)的人腸道Caco-2細(xì)胞凋亡［52］；而姜黃素可通過(guò)清除ROS減輕ACR誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞DNA片段化、微核形成和活力下降［53］。ACR可誘導(dǎo)神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡，并顯著降低神經(jīng)前體細(xì)胞增殖，黃酮類(lèi)化合物蘆丁的應(yīng)用可提高PC12細(xì)胞的存活率，降低大鼠腦組織中MDA水平，減少大鼠步態(tài)行為異?，F(xiàn)象，有效減弱了ACR所致的神經(jīng)毒性［54］。三.總結(jié)與展望EDCs普遍存在于環(huán)境中，由于其穩(wěn)定性高且不易降解，使得人們?cè)谌粘Ｉ钪胁豢杀苊獾乇┞队贓DCs。雖然現(xiàn)今人們已開(kāi)始使用EDCs的替代品，但這些化合物與EDCs在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上具有相似性，仍然對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，且安全性能也有待驗(yàn)證，因此EDCs對(duì)人類(lèi)的毒性仍不容忽視。本文主要綜述了現(xiàn)有藥物針對(duì)EDCs所致生殖與發(fā)育損傷及其他毒性的干預(yù)作用（表1），自EDCs這一概念出現(xiàn)以來(lái)，大量學(xué)者開(kāi)展了其對(duì)人類(lèi)健康影響及相關(guān)藥物干預(yù)研究，20世紀(jì)90年代的藥物干預(yù)研究?jī)H停留在作用效果上，未深入進(jìn)行機(jī)制研究，且部分天然產(chǎn)物，如蜂