环境内分泌干扰物男性生殖毒性的研究进展

2016-01-25黄敬南郑军状陶方泽徐文丽方跃坤综述云审校

中国男科学杂志 2016年8期

关键词：睾丸生殖精子

黄敬南郑军状,陶方泽徐文丽方跃坤综述崔云审校

1. 浙江中医药大学（浙江杭州 310053）；3. 浙江中医药大学附属宁波中医院；2. 浙江省慈溪市中医医院

·综述·

环境内分泌干扰物男性生殖毒性的研究进展

黄敬南1郑军状1,2陶方泽1徐文丽1方跃坤1综述崔云3审校

1. 浙江中医药大学（浙江杭州 310053）；3. 浙江中医药大学附属宁波中医院；2. 浙江省慈溪市中医医院

随着工业化发展，环境污染问题日趋严重。20世纪末，环境内分泌干扰物（environmental endocrine disruptors，EEDs）开始引起全球广泛关注，这类物质普遍存在于环境中，并且可模拟或拮抗内源性激素的作用而干扰机体内正常的内分泌功能。研究表明，EEDs可通过各种途径进入机体，对人和动物的下丘脑-垂体-性腺轴产生影响，并产生生殖、神经、免疫等毒性，其中对生殖的影响最大，特别是对男性生殖系统的影响尤为突出，是生殖障碍、出生缺陷及某些恶性肿瘤发生的主要原因之一[1,2]。相应的动物实验也证明，EEDs几乎可引起各种类型的雄性动物生殖系统发育障碍，包括性腺发育不良，隐睾、睾丸和附睾质量减轻甚至萎缩，睾丸肿瘤形成和不育等。EEDs的有害影响已引起医学界极大关注，已成为研究的热点。现对近年来国内外对EEDs的研究进展，从EEDs的种类、作用机制，以及保护药物方面作简要综述。

一、具有雄性生殖毒性的EEDsEEDs

（一）生物体来源的雌激素

这类雌激素主要来自植物和真菌。植物雌激素（phytoestrogen）是一类存在于植物体的杂环多酚类化合物，主要包括异黄酮类、木酚素类和香豆素类三大类。真菌性雌激素（Myco estrogens）是一类由环境中的霉菌毒素产生的具有雌激素活性物质，代表有玉米赤霉烯酮，主要见于饲料添加剂。有研究表明[3]，长期暴露于植物雌激素的环境中可影响男性生殖功能，导致精子数量和生育率小幅下降，且精囊腺体积会变小。

（二）人工合成雌激素

人工合成的雌激素包括类固醇衍生物和非甾体雌激素。主要为已烯雌酚、炔雌醚、炔雌醇、已烷雌酚等。目前多用于口服避孕药或是促进家畜生长的同化激素。代表物质是已烯雌酚（Diethylstilbestrol，DES），一项大型调查发现[4]，妇女在孕期暴露在DES的环境中，其所生男婴中发生生殖系统畸形的比例显著高于对照组。

（三）环境化学污染物

1. 有机氯农药（organochlorine pesticides， OCPs）： OCPs 是一种广谱杀虫剂，具有高毒性、持久性和生物蓄积性。有机氯化合物包括滴滴涕(dichloro diphenyl trichlroethane，DDT)、多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）、六六六、硫丹、和二噁英（Dioxin）等。实验发现[5]p，p’-DDE（DDT的代谢产物）对大鼠生殖系统可产生严重的毒性作用，不仅导致精子数量的下降，而且造成大鼠的精子活力和形态发生改变，从而影响到精子的质量。Koutros等[6]通过大量数据分析发现，暴露于3种以上混合除草剂的农民，患前列腺癌的风险是非暴露者的3.7倍。

2. 邻苯二甲酸酯类（Phthalates，PAEs）：PAEs是塑料制品的主要原料，可用作聚氯乙烯塑料的增塑剂和软化剂,已成为全球性的污染物。徐廷云等[7]对苏州地区84 例不育男性和32 例正常生育的男性精液中PAEs的水平进行检测，结果显示不育男性精液中PAEs总量显著高于正常生育组，并且其总量与精子总数成显著反比。实验室研究证实PAEs能诱导尿道下裂、肛殖距缩短、隐睾、附睾及附属性腺发育不全等生殖系统畸形的发生[8]。

3. 酚类化合物：酚类化合物是重要的化学原料，常见的酚类化合物有壬基酚（nonylphenol，NP）、辛基酚（octylphenol，OP）、双酚A（bisphenolA，BPA）等。其中BPA在工业上常被用来合成聚碳酸酯和环氧树脂等材料。美国生殖医学会在2014年对149例不育夫妻中的男性进行研究，发现尿BPA 浓度与精子浓度、精子活力等精液参数负相关[9]。

4. 重金属类：某些金属如铅、镉、汞、有机锡等均有不同程度的雌激素样作用，进入人体后可产生生殖毒性。徐辉等[10]研究镉对雄鼠生育机能的影响，结果显示慢性饮染镉水能明显影响雄性动物的生育机能，且存在剂量-效应关系。

二、EEDsEEDs生殖毒性的作用机制

（一）影响生殖激素的分泌及作用

雄性生殖系统的发育和功能的正常发挥受到神经内分泌系统的调控。EEDs 可以干扰下丘脑-垂体-睾丸轴脉冲式释放促性腺激素释放激素（gonadotropin releasing hormone，GnRH），抑制垂体促性腺激素（gonadotropin）分泌，从而降低循环血液和睾丸中的睾酮（testosterone，T）浓度，引起精子生成障碍，进而影响男性生殖功能。BPA可作用于下丘脑-垂体-睾丸轴，影响性激素如黄体生成素（Luteinizing hormone，LH）和卵泡刺激素（folliclestimulating hormone，FSH）的合成、分泌与释放；或是通过直接毒性作用引起间质（Leydig）细胞（Leydig's cells）受损或凋亡；也可与T 和雌二醇（estradiol）可逆性竞争结合人性激素结合球蛋白（hSHBG），打破雌雄激素的平衡状态，最终干扰精子的正常生成和发育，导致生殖功能障碍发生[11]。

（二）诱发精子氧化应激状态

睾丸内精子正常结构和功能的维持需要活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的产生和清除时刻处于一种平衡状态。当ROS产生过量时，抗氧化物水平降低，ROS清除酶活性降低，精子处于氧化应激状态[12]。精子细胞发生脂质过氧化反应，其细胞膜的流动性和完整性遭到破坏，导致精子活力下降，精子DNA 损伤，非整倍体和染色体断裂[13]。研究发现[14]10 mg/kg BPA染毒，可致雄性大鼠睾丸内多种抗氧化酶如SOD、GSH、GSH-Px活性显著降低，过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子水平增加，引起睾丸氧化损伤。吴冠宇等[15]发现邻苯二甲酸二丁酯（DBP）可诱导小鼠睾丸产生脂质过氧化反应，氧化应激发生，导致睾丸抗氧化能力下降，造成生殖功能障碍。

（三）FasL/Fas凋亡途径

FasL是Fas的天然受体, 能够特异性地与靶细胞膜上的Fas结合诱导细胞凋亡。生精细胞膜上表达有Fas受体可与相邻的支持细胞或通过自身细胞表达的FasL相结合，经一系列的反应，破坏DNA 的完整性，干扰细胞周期的正常运行，破坏细胞结构，最终导致细胞凋亡[16]。焦利飞等[17]用低剂量毒死蜱染毒大鼠致其精子数量减少，其作用机制可能与通过Fas 和FasL，启动死亡受体途径，激活生精细胞凋亡的级链反应，使生精细胞凋亡增加有关。

（四）表观遗传毒性

表观遗传（Epigenetics）是指DNA 序列不发生改变而生物表型和基因表达模式发生改变。精子中的表观遗传修饰包括DNA 甲基化、组蛋白修饰、RNAs和精蛋白等[18,19]。大多数 EEDs不能改变靶基因结构序列，而是会引起靶基因启动子区域的 DNA 甲基化及组蛋白修饰的改变，从而影响靶基因的转录调控发挥其生殖毒性作用[20]。将孕期大鼠（F0）暴露于BPA等环境干扰物的混合物中，其F1 和F3 代的疾病发生率明显增加，F3 代睾丸疾病增加，对其精子表观基因组研究，发现了一些新的甲基化位点，即出现表观遗传突变[21]。Zhu等[22]发现镉能使新生大鼠睾丸组织中的C-fos、p53 基因启动子区域的甲基化水平发生改变。

三、具有改善EEDsEEDs生殖毒性的药物

随着医学相关学科的发展，中草药里的有效组分不断被发现并提取。现已有众多的有效组分运用于EEDs男性生殖毒性方面的研究，如枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharides，LBP）、黄芪多糖（astragalus polysaccharide，APS）、槲皮素（quercetin，Que）等都具有改善EEDs致男性生殖系统损伤的作用。

药理研究证明，LBP可以显著提高少精子症大鼠血清中睾酮的含量，使睾丸指数增加，有效改善少精子症大鼠的生精功能[23]。实验发现LBP能够通过提高机体抗氧化能力，改善BPA和DES引起的小鼠睾丸损伤，增加 Bcl-2/Bax 比值，阻断生精细胞凋亡发生[24,25]。其力根等[26,27]通过实验观察到APS和葛根素可升高血清中T、LH、GnRH含量，增加小鼠体内SOD水平，提高清除超氧阴离子自由基的能力，明显缓解DES诱导的小鼠睾丸氧化损伤。但具体作用机制尚不明确。Que属于黄酮类化合物，可促进受损的睾丸生精小管、支持细胞和间质细胞的再生，启动精子生成，从而恢复生殖能力。实验证明槲皮素因具有抗氧化活性，可有效对抗自由基，抑制脂质过氧化，缓解DES、镉和硝基酚引起的睾丸氧化损伤，并改善凋亡相关蛋白Bcl-2家族蛋白的表达，降低caspase-3活性，抑制精子细胞凋亡[28,29]。

另外，实验研究发现，番茄红素（1yoapene）和褪黑素（melatonin，MT）都可以拮抗 EEDs的雄性生殖毒性，可能与它们独特的抗氧化能力有关[30,31,32]。

结语

综上所述，EEDs因其具有的污染广泛性、生殖系统的高毒性和明显的生物富集、放大作用，已变成威胁人类生殖健康的环境高危因素。因此为了人类繁衍，积极防治EEDs的生殖毒性已刻不容缓。但目前仍然存在很多问题，亟待解决：（1）各种EEDs生殖毒性的具体机制尚不明确，且实验仅限于动物模型和体外实验，缺乏临床研究；（2）EEDs种类繁多，在环境中交相存在，并且对人体的生殖毒性多为协同作用，可目前的实验多以单一毒物为主；（3）对于EEDs所致的男性生殖毒性缺少大样本流行病学调查以及系统的毒性评估体系；（4）目前针对EEDs的防治，包括西医和中医在内，大多数以抗氧化、抑制EEDs氧化应激损伤为主，实验范围狭窄，治疗深度有限。因此，应重视并加强对EEDs男性生殖毒性的研究，全面了解其毒性效应和毒性作用机制，并且以多药物共染毒为优先，融合中国传统医学和现代医学的长处，才能有效防治EEDs对人类的生殖毒性。最后，人类必须高度重视环境保护和生态平衡。环境污染，生态失衡，已经威胁到人类的生存和繁衍。

内分泌干扰物; 生殖毒性; 男性

1 Schonfelder G,Wittfoht W, Hopp H, et a1. Environ Health Perspect 2002; 110(11): A703-A707

2 Choi SM, Yoo SD, Lee BM. J Toxicol Environ Health B Crit Rev 2004; 7(1): 1-24

3 Cederroth CR, Zimmermann C, Beny JL, et al. Mol Cell Endocrinol 2010; 321(2): 152-160

4 Hernandez-Diaz S. Lancet 2002; 359(9312): 1081-1082

5 周君, 石玉琴, 王玉萍等. 环境与健康杂志 2011; 28(4): 283-287

6 Koutros S, Andreotti G, Berndt SI, et al. Pharmacogenet Genom 2011; 21(10): 615-623

7 徐廷云, 胡嘉波, 高华生, 等. 临床检验杂志 2013; 31(1): 51-53

8 Martino-Andrade AJ, Chahoud I. Mol Nutr Food Res 2010; 54(1): 148-157

9 Knez J, Kranvogl R, Breznik BP, et al. Fertil Steril 2014; 101(1): 215-221

10 徐辉, 潘顺叶, 周魏明, 等. 毒理学杂志 2015; 29(1): 47-49

11 朱文娇, 乔洁. 中华男科学杂志 2015; 21(11): 1026-1030