邻苯二甲酸酯对不同发育阶段雄性个体生殖系统毒性的研究进展

袁晓瑞，闵明，柏佳，包淑钧，程榕，黄晓雪，张继东

(遵义医学院基础医学院，贵州遵义 563000)

邻苯二甲酸酯(PAEs)又被称为肽酸酯，它不容易挥发、凝固点较低，一般为无色透明的油状黏稠液体，难溶于水，但易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂。PAEs可以增强产品灵活性、 柔韧性和弹性，被广泛用作增塑剂，但也是新兴污染物之一。它与塑料分子的相容性较好，两者之间通过氢键或范德华力连接，却维持着相对独立的化学性质，因而也容易脱离塑料进入外界环境中。去高分子量的PAEs，如邻苯二甲酸二己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异癸酯( DIDP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸丁基苄酯(BBP)存在于地板、医疗设备和食品包装中。低分子量的PAEs，如邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)存在于个人护理产品中[1]。PAEs具有致畸、致癌和致突变作用, 它暴露的主要路线有食物、空气、个人护理产品、室内灰尘和药品等[2]。流行病学研究显示，PAEs可能会导致男性不育[3]。由于胎儿和青春期雄性的生殖器官较成年期敏感，因此PAEs对生殖系统的毒性可能具有年龄依赖性和差异性。现就PAEs对各发育阶段雄性个体生殖系统毒性的研究进展综述如下。

1 PAEs 对胚胎期及哺乳期雄性个体生殖系统的毒性

PAEs在胎儿婴儿中的暴露水平较高。有研究采用高效液相色谱法测定30名育龄妇女血清中的PAEs，发现育龄期妇女血清中PAEs暴露水平较高，特别是DMP、DBP，检出率均超过50%[4]。随机选取哈尔滨市区252 对孕妇的新生儿脐带血进行PAEs定量分析，结果脐带血中 DMP、DEP、DIBP、DBP的检出率都超过97%，显示胎儿出生前普遍经母体暴露于多种 PAEs中[5]。婴儿PAEs累积暴露风险普遍高于其乳母。但在这两个实验中均只对某地区进行了研究，第一个是选择宁夏医科大学总医院生殖中心某日体检筛查无其他疾病的 30 名育龄(27～43 岁)妇女进行了调查，第二个是只对哈尔滨市区的孕妇做了调查检测，研究具有局限性，其人种、生活环境、营养状况等非处理因素不能得到很好的控制，而且无法排除是不是哈尔滨市区环境因素对实验结果造成了影响。 Wang等[6]研究发现，孕产妇暴露于DBP(妊娠和哺乳期)可导致血清睾酮浓度和附睾精子活力降低，附睾精子浓度也明显减少。生命早期暴露会使男性生殖功能在以后的生活受到极大影响，因此，关于PAEs对胚胎及哺乳期暴露影响的研究引起了广泛关注。

1.1 胚胎期 男性生殖系统从胚胎期就开始发育，如果在胚胎期就暴露于PAEs，会影响婴儿生殖器的正常发育，造成男婴生殖系统畸形。有研究显示，将妊娠期母鼠暴露于30 mg/(kg·d) DEHP，出生后30 d 的雄性仔鼠血液中黄体生成素水平无明显改变，而睾丸质量下降，卵泡刺激素水平也有明显下降[7]。Ahmad等[8]对怀孕14 d的大鼠用4、20、100 mg/kg 的BBP灌胃染毒，发现最高浓度组的 F1雄性大鼠，其附睾和前列腺质量下降，精子质量变差，血清睾酮水平也相对降低。

目前研究表明，母体妊娠期暴露于PAEs可引起雄性子代个体性激素尤其是睾酮水平的异常，进而引起睾丸病变及生殖系统畸形，但对于其代谢产物的毒性研究还有待进一步的研究验证。胚胎期接触PAEs，可能会在不同的发育阶段引发不同的疾病，即睾丸源性生殖障碍综合征(TDS)[9]，可见母体妊娠期对于胎儿的保护尤为重要和关键。

1.2 哺乳期 DEHP暴露与男婴出生体质量、胎龄呈负相关。孕鼠染毒 DEHP 可引起雄性仔鼠尿道下裂，并且尿道下裂的概率、程度与染毒剂量呈正相关[10]。Dorostghoal 等[11]发现，产妇在妊娠和哺乳期间接触DEHP剂量超过100 mg/(kg·d)，会影响生产的男婴睾丸的发育，，使生精小管直径减小，平均胚上皮高度下降，精子浓度降低。陈涵斌等[12]对于哺乳期母鼠染毒不同剂量DEHP对雄性仔鼠影响的研究显示，低剂量DEHP可能会促进雄性仔鼠性早熟，中高剂量DEHP可引起雄性仔鼠的血清睾酮水平下降，其机制可能与DEHP抑制仔鼠Leydig细胞StAR蛋白的表达和损伤仔鼠Leydig细胞的结构有密切关联。雄性哺乳期暴露于PAEs产生的显著生殖影响为精子产量减少，此外还诱导了睾丸及其他生殖器官的较多病理改变，由此推断，哺乳期可能是PAEs最易发生生殖毒性的时期。

2 PAEs 对青春期雄性生殖系统的毒性

青春期是性腺发育、内分泌激素合成和代谢调节的关键时期，对男性生育能力的提升起着至关重要的作用。青春期接触PAEs可能会对各类睾丸细胞的结构和功能造成直接或间接的伤害，从而引起激素水平的改变，影响男性生殖能力。

2.1 对睾丸细胞的影响 有研究结果表明，青春前期SD大鼠染毒DEHP可损害睾丸组织中的各类细胞，造成支持细胞、间质细胞、各级生精细胞变性，出现不同程度的数量减少、萎缩及细胞内一些细胞器的肿胀融合甚至空泡样改变，说明细胞合成和分泌蛋白的功能受到了影响，生精细胞的代谢活动异常，这些改变可能是导致精子活力降低、数量减少的原因之一[13]。

2.2 对激素分泌的影响 也有研究认为，DBP可能会影响青春期雄性垂体功能，卵泡刺激素对睾丸支持细胞功能有调节作用，影响精子发生。卵泡刺激素升高的机制可能是DBP严重损坏睾丸支持细胞的结构和功能，导致支持细胞数量的减少和抑制卵泡刺激素的抑制激素分泌减少。睾酮分泌减少，睾丸支持细胞功能障碍、数量减少，导致生精细胞减少，抑制精子生成[14]。黄体生成激素是糖蛋白激素，结合于受体LHCGR，属于G蛋白偶联受体(GPCRs)超家族。黄体生成激素通过控制睾酮生产，调节精子发生作用于睾丸间质细胞[15]。

生殖激素可以调控睾丸产生精子的过程。卵泡刺激素由垂体分泌，作用于睾丸曲细精管的上皮支持细胞,生精上皮出现损伤时血清卵泡刺激素水平也会相应地出现异常。因此精子产生需要高浓度的雄性激素环境[16]。睾酮的合成是由下丘脑-垂体-性腺轴的负反馈调节控制，睾酮水平的增加激活下丘脑雌激素受体，抑制垂体分泌黄体生成素。DBP抑制睾丸类固醇激素分泌，引起血清卵泡刺激素和黄体生成素降低，可能是通过作用于下丘脑雄激素受体实现的。

3 PAEs 对成年雄性生殖系统的毒性

目前的研究已经表明，PAEs生殖毒性作用的重要靶器官是睾丸。成年雄性大鼠暴露在PAEs下可引起睾丸萎缩及内部结构改变，睾丸中支持细胞、生殖细胞等发育异常，影响雄性激素的正常分泌，降低精子质量，附睾、前列腺等组织结构也会受到影响，严重时可导致雄性不孕不育。

3.1 对睾丸大体结构的影响 成年大鼠暴露于某些高剂量的PAEs后将引起睾丸形态及其内部结构的改变。 Ha等[17]用DEHP连续灌胃SD大鼠 30d后，观察发现大鼠睾丸内生精小管变形、生精细胞凋亡、睾丸支持细胞及睾丸间质细胞的数量增加，DEHP 暴露后通过干扰下丘脑-垂体-睾丸 (HPT) 轴和诱导 5α-还原酶两项来降低血清睾酮水平。但实验采用的对大鼠连续灌胃的方法，没有模拟出真实的大鼠暴露于DEHP的情况，所以实验结果缺乏可靠性。

Lagos-Cabré 等[18]提出DEHP 及其代谢产物 MEHP 在动物包括人体中充当内分泌干扰物 (EDs)，认为EDs优先攻击青春期发育的睾丸而不是成年的睾丸，但由于缺乏相关分子机制的研究，以及不同实验模型造成结果，妨碍了他们的进一步探索。

3.2 对睾丸超微结构的影响 PAEs影响大鼠睾丸组织的超微结构。秦逍云等[19]研究显示，光镜下病理检查观察到中高浓度 DEHP 染毒后，大鼠睾丸支持细胞内形成了大量的空泡，且空泡随暴露时间变长而明显，生精细胞脱落减少，睾丸间质细胞异常增生；电镜下超微检查发现，中高剂量DEHP组睾丸细胞结构紊乱，细胞核严重变形，细胞器少，线粒体嵴减少、脱颗粒、鞘异常，精原细胞内可见大量空泡。但是该文献只研究了DEHP单一物质染毒的影响，而事实上PAEs却是混合暴露在环境中的，且以灌胃的方法染毒也与真实情况有不符之处，所以还需进一步合理设计实验。

3.3 对激素分泌的影响 目前的研究大多认为，PAEs具有类雌激素样作用和抗雄激素作用，进入机体后会干扰雄性激素和雌性激素的分泌，对生殖系统造成明显的损伤。Ulla等[20]发现881例健康男性的尿液、血清和精子样本中DEHP和DINP浓度都与睾酮/黄体生成素的比值呈负相关。

Gao等[21]用邻苯二甲酸酯(MIXPs)灌胃雄性大鼠，结果大鼠血清睾酮水平降低，病理组织学检查显示睾丸损伤 (可见落叶精子细胞)。进一步研究发现，用MIXPs灌胃大鼠15周后，大鼠的睾丸结构遭到损害，血清睾酮、黄体生成素水平降低，可能与类固醇合成蛋白 (StAR、 P450scc、CYP17A1和17β-HSD)以及细胞周期、凋亡相关的蛋白质(p53、Chk1、 Cdc2、CDK6、Bcl-2和 Bax)的调控有关[22]。这种PAEs的实际综合暴露，相比单一因素的研究，更贴近生活环境，但对于分子机制的研究需进一步的验证。

3.4 对精液和精子的影响 PAEs能对精子的形态和结构造成不可逆性的损伤，孙振平等[23]用低、中、高浓度的DBP灌胃雄性大鼠，发现随剂量的升高和灌胃时间的增加，大鼠生殖系统受到的损害逐步加深，其中高剂量组大鼠的睾丸、附睾质量及其脏器系数均明显降低，精子数、精子存活率明显降低，并伴有精子头体分离的现象，但实验中灌胃时间这一变量取得太少，建议多设计几个时间点，以便对大鼠各个检测指标的变化有一个更确切的认识。

研究发现，雄性大鼠喂养 DEHP两周后, 精母细胞和精子细胞的数量减少，大鼠精子发生紊乱，发现可能是DEHP抑制了DNA 复制和诱导了线粒体凋亡通路，从而推断出导致呼吸链缺陷和ATP 水平的衰减可能是由于破坏SIRT1的活动引起的。目前其睾丸毒性的分子机制还不清楚。

4 PAEs对雄性生殖系统毒性的拮抗物

有文献强调了硒的关键作用，认为硒作为一种有效的氧化还原调节器，可以缓解PAEs高浓度暴露导致的生殖毒性。抗氧化性维生素也可以缓解PAEs的生殖毒性。例如，维生素E对B苯并芘所致的生殖毒性具有拮抗作用。有学者观察到被邻苯二甲酸二丁酯染毒的大鼠在使用益肾生精胶囊治疗后，精子畸形率降低，睾丸和附睾结构得到改善，血清黄体生成素水平升高。文献报道，枸杞汁是一种预防以及对抗PAEs的保健药品或者功能食品，可以通过增加UGT1活性来促进DEHP的代谢及排泄，发挥解毒效应。研究结果表明，槲皮素对DEHP诱导的大鼠睾丸毒性有预防作用。上述相关研究表明硒、益肾生精胶囊、大豆异黄酮、枸杞汁、抗氧化维生素对PAEs生殖毒性有拮抗作用，此外，益肾填精中药合剂对EEDs具有拮抗作用，原花青素可有效的缓解砷对雄性小鼠的生殖毒性等为我们找寻PAEs拮抗物提供了更多的思路。

PAEs种类繁多，性质复杂，其对雄性的生殖毒性是当今研究的重点。目前，动物实验多是选择单一的暴露方式，而生活中PAEs经各种途径混合暴露于人体，因此有必要研究2种以上PAEs是否有毒性复合作用。PAEs代谢产生的单酯具有更高的生物活性，还可进行PAEs 与其代谢产物毒性效应的比较。为避免人与动物之间的种属差异，还需多样本、大数据的流行病学调查为临床治疗提供有力依据。此外，PAEs对雄性生殖不同发育阶段的影响机制及相互关系还有待进一步研究，暴露后生物体对PAEs的清除机制和运用中医药治疗可作为今后的一个重要探讨方向。

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