双酚A对人类生殖系统的影响及作用机制研究进展

孙丽聪，庄太凤，王硕，郝晓宇

首都医科大学附属北京妇产医院，北京100023

双酚A（BPA）是一种高产量的合成化学产品，化学式（CH3）2C（C6H4OH）2，最早于1891 年由Dianin合成，具有轻巧、透明、耐热、可着色、易于模制等特点。BPA 主要存在于日常生活的消费品中，如聚碳酸酯水瓶、食品储存容器、环氧树脂衬里食品罐、牙科密封剂以及儿童用具等［1］。研究表明，BPA 暴露主要通过饮食和皮肤接触发生［2］，普通人群血清BPA 为0～1.9 ng/mL，在我国城市和农村人群尿液样本中BPA 检出率均超过80%［3］。BPA 在母婴来源的样本中亦有检出，如卵巢滤泡液（1～2 ng/mL）、母乳（0.28～0.97 ng/mL）、初乳（1～7 ng/mL）、母血血清（1.56 ng/mL）及脐带血血清（1.7 ng/mL）［4］。近年来，随着BPA 应用的普及，研究发现其是一种典型的内分泌干扰物，与多种疾病发生相关，可对人类生殖系统造成损伤。现将BPA 对人类生殖系统的影响及作用机制的研究进展综述如下，旨在为限制BPA的应用提供更多的理论依据。

1 BPA对男性生殖系统的影响及作用机制

1.1 BPA 对睾丸的影响及机制 动物实验研究发现，随着BPA 暴露浓度的增加，睾丸质量及精子密度、活力、存活率降低，而精子畸形率增加［5］；同时，BPA 对睾丸组织产生病理学损伤，主要表现为生精小管萎缩、生精细胞和支持细胞排列紊乱、细胞间空泡化形成、精原细胞数量明显减少、部分生精细胞脱落至管腔等［6］。

研究发现，BPA 可通过抗雄激素的作用抑制支持细胞的增殖［7］；并通过多种信号通路促进支持细胞凋亡，如磷脂酰肌醇3 酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/叉头转录因子1（FOXO1）、Fas/FasL、钙调蛋白/钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）/细胞外调节蛋白激酶（ERK）信号通路及线粒体凋亡途径等，其中半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）的激活是中心环节［8］。

1.1.1 PI3K/Akt/FOXO1 信号通路 PI3K/Akt/FOXO1 信号通路中PI3K 是肌醇脂物质的激酶，Akt是PI3K 的下游蛋白［9］。当PI3K/Akt 被激活后，Akt进入细胞核，抑制核内FOXO1，诱导相关促凋亡蛋白FasL、Bad 等的表达，并通过抑制Caspase-9 蛋白酶活性，最终抑制下游Caspases-3 激活发挥抗凋亡作用［10］。在PI3K/Akt/FOXO1 信号通路中，磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN）、N-钙黏蛋白（N-cad⁃herin）、波形纤维蛋白（Vimentin）、多聚ADP 核糖聚合酶（PARP）等发挥着不同的作用。PTEN 蛋白是PI3K/Akt 途径的负性调节信号，可下调PI3K 和Akt的水平。在睾丸支持细胞中，功能蛋白N-cadherin低表达可能会促进生精细胞凋亡，骨架蛋白Vimen⁃tin 对于支持细胞和生精细胞的连接起重要作用。PARP 是一类蛋白质翻译后修饰酶［11］，Caspase-3 可裂解PARP 并阻断其活化时对ATP 的消耗，导致其修复DNA 能力下降，从而促进凋亡进程。BPA 暴露后，N-cadherin、Vimentin 蛋白表达均下降，而PTEN蛋白水平升高，导致Akt 和Procaspase-3、FOXO1、PARP 总蛋白表达均下降，Caspase-3 表达显著升高，从而诱导支持细胞凋亡［12］。

1.1.2 Fas/FasL 信号通路 Fas/FasL 信号通路由Fas受体和FasL 配体共同组成。BPA 可促进FasL 与Fas 结合，募集胞内因子如相关死亡结构域和Cas⁃pase-8，形成寡聚死亡诱导信号复合物（DISC）；DISC剪切并激活执行细胞凋亡的Caspase-3，最终导致细胞凋亡［13］。BPA 还可通过诱导睾丸支持细胞XIAP mRNA 及总蛋白表达降低，提高XAF1 蛋白表达，来激活Fas/FasL信号通路，诱导支持细胞凋亡。QIAN等［14］研究显示，BPA 暴露可显著增加小鼠睾丸支持细胞内Ca2+水平，从而影响CaMKⅡ的磷酸化水平，激活钙蛋白酶1，进而激活Caspase-12、Caspase-9，活化的Caspase-9可剪切并激活Caspase-3，最终导致细胞发生凋亡。

1.1.3 线粒体凋亡途径 在青春期小鼠睾丸中，BPA 暴露可通过促进线粒体细胞色素C 释放，激活Caspase-3 并导致小鼠精母细胞（GC2 细胞）的损伤［13］，提示BPA 可通过线粒体凋亡途径诱导生殖细胞凋亡。线粒体中含有Bcl-2、Bax等细胞因子：Bcl-2是Bcl家族中的抗凋亡成员，可以延缓细胞色素C从线粒体释放到细胞溶胶中；而Bax是Bcl家族中的促凋亡成员，通过促进细胞色素C 向细胞质转移来减弱Bcl-2 的细胞保护作用。BPA 暴露可显著上调睾丸组织中Bax表达，且呈剂量依赖性。Bax表达增加促进了细胞色素C 从线粒体释放到胞质中，继而依次激活下游Caspase-9和Caspase-3，最终诱发小鼠睾丸组织中生殖细胞凋亡［15］。

1.2 BPA对前列腺的影响及机制 研究发现，不同剂量的BPA 对前列腺的影响有很大的差异。高剂量BPA 可能与前列腺发育受损、萎缩、质量下降有关，而低剂量的BPA 可刺激前列腺间质雄激素受体（AR）表达以促进前列腺增生。BPA 可通过表皮生长因子受体（EGFR）/ERK/p53 信号通路、氧化应激等诱导前列腺癌的发生［16］，因此BPA 被认为是导致前列腺癌的潜在危险因素之一。

前列腺癌分为雄激素非依赖性癌（如PC3、DUI45 细胞系）和雄激素依赖性癌（如LNCaP 细胞系），是男性生殖系最常见的恶性肿瘤，发病率随年龄而增长。研究表明，BPA 通过其类雌激素作用诱导前列腺癌PC、DU145 细胞增殖，而其类雄激素作用刺激雄激素依赖性前列腺癌LNCaP 细胞增殖。在雄激素缺乏时，BPA 可激活功能性突变AR 等位基因（如T877A、T877S），刺激雄激素依赖性前列腺癌LNCaP细胞的增殖［17］。

BPA 通过激活EGFR/ERK/p53 信号通路使前列腺细胞周期阻滞，导致前列腺发育受损、萎缩、质量下降。BPA 暴露后激活EGFR，其通过刺激ERK依赖性通路激活ERK，使Ser15 残基上p53 的磷酸化，从而稳定p53，诱导p27 和p21 表达水平增加，使细胞周期蛋白D1 表达下调，从而导致细胞周期停滞［16］。

2 BPA对女性生殖系统的影响及作用机制

2.1 BPA 对卵巢的影响及机制 BPA 对卵巢的影响主要表现在改变内分泌颗粒细胞功能，如BPA 能干扰正常颗粒细胞GCs的细胞周期、甾体生成、氧化还原状态和凋亡，导致卵泡生长、卵巢生理性血管生成、卵母细胞存活和成熟的破坏［18-19］；并且，BPA 可促进原始卵泡向初级卵泡转化，从而加速原始卵泡池的耗竭［20］；BPA还可抑制卵泡生长，呈剂量依赖性降低雌二醇水平。

Pten 信号通路是卵泡激活的负调控因子，被称为卵泡激活的制动器［21］。BPA 通过PTEN 信号通路诱导小鼠卵巢原始卵泡过度过早激活，促进原始卵泡向初级卵泡转化，从而使原始卵泡池中的原始卵泡数量显著减少［21］。

BPA 能使卵巢癌细胞OVCAR-3 的迁移能力显著增强，可通过上调OVCAR-3细胞中基质金属蛋白酶（MMP）2、MMP-9和N-cadherin 基因表达及蛋白表达水平，从而促进卵巢癌细胞转移［22］。低剂量BPA可调节卵巢癌基因表达谱，并通过典型Wnt 途径促进上皮－间质转化，促进卵巢癌细胞的迁移和侵袭。BPA 暴露刺激OVCAR-3细胞增殖，并以雌激素受体α（ERα）路径依赖的方式增加其能量代谢。BPA 可导致人卵巢颗粒KGN 细胞内ROS 生成水平增加而抗氧化能力降低，从而显著降低KGN 细胞的活性。总之，BPA不仅通过促进活性氧的产生，还通过降低抗氧化能力来诱导氧化应激。卵巢作为氧化应激的主要靶点，BPA可导致多种损伤［23］。

转化生长因子β（TGF-β）信号通路是细胞生长、凋亡、细胞内稳态等细胞过程中的重要途径。TGF-β导致Smads3 磷酸化，并与Smad4 形成复合物，然后进入细胞核，作为TGF-β 反应元件的转录因子［24］。BPA 暴露可诱导TGF-β 途径抑制剂SnoN 和靶转录因子c-Fos 的表达。c-Fos 是转录因子活化蛋白1 的成员，主要参与信号转导和细胞分化和增殖，导致TGF-β 下游靶点Smad3 磷酸化降低，进而促进卵巢癌BG-1细胞增殖［25］。

2.2 BPA 对子宫的影响及机制 BPA 的类雌激素作用可以诱导子宫肌瘤的发生，并干扰胚胎着床，影响子宫的正常功能，其机制可能与G 蛋白偶联受体30（GPR30）、EGFR 及其下游丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）／ERK／c-fos 信号通路的激活有关。BPA暴露可诱导子宫平滑肌瘤组织中GPR30、EGFR 表达升高，激活Src、EGFR、Ras和MAPK非基因组信号通路以诱导子宫肌瘤ht-UtLM 细胞增殖；在暴露于BPA 的ht-UtLM 细胞中，EGFR、Ras 和p44/42 MAPK被磷酸化，同时激活Src、ER，再通过细胞内分子SOS1 和Grb2 启动MAPK 信号传导，从而促进ht-UtLM细胞增殖［26］。

在子宫蜕膜化过程中，BPA 暴露导致子宫内膜间质中孕激素受体表达下调，促进细胞增殖并损害着床［27］。在胚胎着床时，BPA 暴露的子宫组织中Fgf1、Fgf7、Fgf9 和Fgf18 表达水平明显升高，引起子宫间质心脏神经脊衍生物表达转录因子2 表达下调，导致FGFR/ERK 通路持续激活，上皮细胞增殖增强，使子宫对胚胎着床不敏感。有研究表明，BPA暴露会损害小鼠胚胎着床并影响小鼠子宫蜕膜化。此外，GPR30 能与BPA 结合并迅速调节雌激素作用。BPA 通过GPR30 激活ERK1/2 和C-fos，诱导激活ERK 调节信号，且该作用方式有别于ERα调节信号［28］。研究表明小鼠子宫BPA 暴露可导致同源框A10基因甲基化减少，从而使ER 仅与HOXAIO 雌激素反应元件（ERE）结合增加，导致ERE 驱动的基因表达增加。

Wnt/β-catenin 信号通路是调节细胞生长和发育的一个关键信号通路。Wnt蛋白与细胞膜受体的卷曲蛋白（如mzzled、Frz）结合并进入细胞核，与核内Tcf/Lef位点结合后启动下游靶基因的转录，促进抑制剂骨形态蛋白DKKl 蛋白表达，诱导胚胎细胞凋亡［23］。

综上所述，BPA普遍存在于人们的生产生活中，可通过多种转导通路及氧化应激作用对生殖系统产生危害，包括造成睾丸支持细胞凋亡，精子质量下降、活性率降低，诱导前列腺癌、卵巢癌发生，加速原始卵泡的耗竭，促进子宫肌瘤发生及损伤胚胎着床等，严重影响生殖系统正常的生理功能。虽然目前对BPA 生殖毒性的作用机制已有一定了解，但其具体分子机制尚未完全了解，需要更深层次的研究与总结。