双酚A神经毒性机制研究进展▲

白文杰 康雨欣 王 冲

(陕西中医药大学1 公共卫生学院，2 医学科研实验中心，陕西省咸阳市 712000 )

【提要】 双酚A作为一种环境内分泌干扰物，对人类和动物的神经系统均具有毒性作用。双酚A的神经毒性效应备受国内外研究者的关注。故本文从突触可塑性、神经递质改变等方面对双酚A的神经毒性机制研究进行综述，旨在为人类神经系统发育的各个关键时期有效地预防双酚A暴露提供理论支持。

双酚A被广泛应用于生产聚碳酸酯和环氧树脂，随着塑料制品的普遍使用，人们在日常生活中接触双酚A的机会逐渐增加。人群流行病学调查研究和动物实验均提示，暴露于双酚A可造成生殖、神经、免疫、内分泌等多个器官系统损伤[1]。有学者发现，双酚A可通过皮肤接触、呼吸、食入等路径进入人体，且在高温、强酸、强碱的条件下，双酚A酯键极易水解释放双酚A单体进入血液；双酚A还具有高亲脂性和代谢时间长的特性，因此更容易在体内富集[2-5]。双酚A最终主要在体内分解为葡萄糖醛酸随尿液排泄[6]。研究发现，产前双酚A暴露会对大脑发育、性别分化、社交行为及学习记忆有明显的不良作用[7]，而且妊娠期双酚A暴露水平对儿童情绪调节和攻击性行为产生性别差异的特异性影响[8-10]。这提示双酚A具有神经毒性作用，但具体机制尚不完全明确。本文就双酚A通过改变神经系统突触的可塑性和神经递质的数量发挥神经毒性的作用机制进行综述。

1 双酚A对神经突触可塑性的影响

1.1 双酚A对突触结构可塑性的影响 突触可塑性是指突触形成和传递功能的建立，即突触结构的可塑性和传递功能的可塑性[11]。所有突触都具有相同的整体结构，即突触前侧紧邻突触后侧，由15～20 nm的突触间隙隔开[12]。突触前侧负责释放Ca2+触发的神经递质，而突触后侧负责接收神经递质。突触结构可塑性是指突触形态、数量、密度、间隙宽度及突触后致密物质的变化。大量研究表明，双酚A可改变突触的结构，例如有学者将卵巢切除的雌鼠暴露于双酚A，结果发现雌鼠的海马突触间隙缩小，CA1区的突触密度增加[13]。在另外一项研究中，将围产期的雌鼠暴露于30 μg/kg的双酚A，结果显示其娩出的雄性子代大鼠成年后的海马树突棘的数量减少，但雌性子代大鼠的树突棘数量未受影响，这提示双酚A对树突棘数量的影响存在性别差异[14]。此外，将围产期SD大鼠每天暴露于不同剂量(0.05 mg/kg、0.5 mg/kg、5.0 mg/kg、0.04 mg/kg、0.4 mg/kg、4.0 mg/kg)的双酚A中，可观察到其娩出的雄性仔鼠大脑中均出现突触数量减少、突触间隙变宽、突触后密度变小、突触表面不清楚和突触小泡消失等病理改变[15-16]。还有研究者发现，随着双酚A暴露浓度的增加，离体小鼠脑神经瘤细胞也表现出突触数量减少的现象[17]。

1.2 双酚A对突触传递效能可塑性的影响 神经系统突触传递功能的可塑性指突触传递效能的提高或抑制，主要包括长时程增强(long-term potentiation，LTP)和长时程抑制(long-term depression，LTD)，其被认为是突触可塑性的细胞基础和学习记忆的神经生物学基础。

1.2.1 双酚A对LTP的影响：LTP产生和维持的机制仍在不断被探索，随着研究的逐步深入，学者们发现了许多影响LTP的因素，包括双酚A。研究表明，将幼年SD大鼠暴露于双酚A(1 mg/kg)4周后，大鼠海马CA1区LTP显著受损[18]。Chen等[19]将Wistar大鼠暴露于低剂量(10 nmol/L)双酚A，发现双酚A可促进大鼠海马齿状回区域的LTP，但高剂量(1 000 nmol/L)的双酚A暴露则可抑制大鼠海马齿状回区域的LTP。Wang等[15]研究发现，成年雄性大鼠暴露于100 nmol/L的双酚A后，其海马齿状回的LTP进行有所提升。以上研究结果均说明双酚A可以影响海马区LTP，具体作用效果与双酚A的剂量密切相关。

1.2.2 双酚A对LTD的影响：在突触传递中，LTD协同LTP调节信息的精准传递，若LTD作用异常，突触间信息传递将受到影响[20]。有学者将成年大鼠海马暴露于低剂量双酚A(10 nmol/L)后，发现大鼠海马齿状回中出现LTD，而海马CA1区出现LTD，并认为双酚A对LTD的增强作用可能与雌激素相关受体(estrogen-related receptor,ERR)γ、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)的激活和N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR)受体的磷酸化有关[21]。 此外，Zhou等[22]的研究表明，产前暴露和新生子鼠暴露于低剂量[20 μg(kg·d)]双酚A均可导致子鼠纹状体出现LTD。

1.3 双酚A对突触相关蛋白的影响 目前已有大量研究证实双酚A可改变突触相关蛋白的表达水平。Wang等[15]研究发现，将SD孕鼠暴露于双酚A可降低出生后21 d雄性后代的突触素、突触后致密物、树突棘素、AMPA离子能谷氨酸受体1(AMPA-selective glutamate receptor 1,GluR1)和N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR)1的mRNA和蛋白质的表达水平。Xu等[16]的研究结果显示，母体双酚A暴露可以下调出生后56 d小鼠GluR1和NMDAR亚基NR1、NMDAR亚基NR2B的表达水平。此外，有研究表明，随着双酚A浓度的增加，离体小鼠脑神经瘤细胞中突触素和细胞质肌动蛋白丝结合蛋白的mRNA和蛋白表达水平均降低[17]。以上研究说明双酚A对突触相关蛋白的表达具有抑制作用。

2 双酚A对神经递质释放的影响

神经递质是神经元之间或神经元与效应器细胞(如肌肉细胞、腺体细胞等)之间传递信息的化学物质。在神经元的信息传递过程中，当一个神经元受到来自环境或其他神经元的信号刺激时，储存于突触前囊泡内的递质可向突触间隙释放，作用于突触后膜相应受体，将递质信号传递给下一个神经元。双酚A可以通过改变大脑中神经递质的含量和相关基因的表达来影响大脑发育。

2.1 双酚A对神经递质含量的影响 Nowicki等[23]用0.1～400 μmol/L的双酚A干预人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y 细胞)和大鼠垂体细胞(GH3 细胞)，24 h后发现SH-SY5Y 细胞的多巴胺含量增多，而GH3 细胞的多巴胺含量减少。Matsuda等[24]向新生雄性大鼠颅内注射10 mg/kg的双酚A，发现在出生后2 d时大鼠海马中的5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、脑干中的5-HT、纹状体中的多巴胺水平均显著升高；在出生后7 d时大鼠海马中去甲肾上腺素增加。Zhou等[25]将围产期的大鼠暴露于双酚A，发现大鼠雄性后代基底外侧杏仁核中的γ-氨基丁酸和多巴胺水平均增加。王蔚等[26]将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度双酚A(0 μg/L、1 μg/L、3 μg/L、10 μg/L和30 μg/L)，发现斑马鱼幼鱼的5-HT和多巴胺神经递质含量均显著升高，且幼鱼表现出整体运动速率降低。Musachio等[27]将黑腹果蝇暴露于双酚A(1 mmol/L)后也观察到其子代多巴胺水平降低。Elsworth等[28]将妊娠后期的非人类灵长类动物暴露于低剂量(400 μg/kg)双酚A，发现其胚胎腹侧脑中的5-HT、多巴胺表达均减少。以上研究提示双酚A可以影响动物胚胎及幼年时期的神经递质含量，但不同物种、不同胚胎周期或幼年时期暴露于双酚A后其神经递质含量的变化存在差异。而成年期动物暴露于双酚A也可导致其神经递质含量的改变。如将成年斑马鱼暴露双酚A后，斑马鱼大脑中乙酰胆碱含量降低，而多巴胺含量增加[11]；将成年大鼠暴露于双酚A(50 mg/kg)后，大鼠大脑中的多巴胺和5-HT水平均升高[29]。但也有研究表明，双酚A对神经递质含量的影响并不明显，有学者将SD大鼠通过饮食途径暴露于0.5～20 mg/kg的双酚A，发现大鼠纹状体多巴胺水平并没有发生明显变化[23]。还有学者将14～18个月的幼年黑长尾猴暴露于双酚A，发现其纹状体和前额叶皮层中的多巴胺和5-HT浓度与对照组(未暴露组)相比并无明显差异[28]。以上研究结果表明，双酚A暴露于不同物种、不同年龄阶段动物，对其大脑神经递质含量的影响存在差异，但导致这种差异性的机制仍有待进一步研究。

2.2 双酚A影响神经递质含量的相关机制 目前，很多学者开始探讨双酚A暴露导致大脑中神经递质含量改变的相关机制。Yoneda等[30]发现，双酚A可以通过激活嗜铬细胞瘤细胞中的鸟嘌呤核苷酸结合蛋白(G蛋白)和N型钙通道从而诱导多巴胺释放；Wang等[31]将幼年金鱼大脑暴露于浓度为50 μg/L的双酚A，发现双酚A可导致金鱼血清中多巴胺浓度下降，转录组学分析显示多巴胺浓度下降与多巴胺能信号通路中酪氨酸羟化酶、单胺氧化酶、多巴胺转运蛋白、多巴胺1受体、多巴胺2受体等基因表达下降有关；Yao等[32]将C57BL/6J小鼠从妊娠第6天到断奶期间均暴露于双酚A(2 μg/kg、10 μg/kg、100 μg/kg)，并分别在幼鼠出生后3个月、6个月和9个月时采集其血清样本检测色氨酸和多巴胺通路中的多种神经活性代谢物，发现各双酚A暴露组与对照组相比，血清中色氨酸、犬尿氨酸、5-HT、多巴胺和多巴胺代谢物含量均显著减少。Castro等[33]将妊娠第12 d到出生后21 d的大鼠暴露于低剂量双酚A(10 μg/kg)，发现成年期的大鼠体内编码多巴胺和5-HT合成限速酶的基因表达减少。Musachio等[34]将成年黑腹果蝇暴露于浓度为0.5 mmol/L和1 mmol/L的双酚A，发现不同暴露浓度下果蝇的乙酰胆碱酯酶活性和多巴胺水平均降低，其原因可能与双酚A诱导的氧化应激有关。以上研究结果显示，双酚A诱导神经递质改变的分子机制可能发生在基因转录水平，也可能与氧化应激有关，相关机制还需要进一步探索。

3 小 结

目前很多研究已证实双酚A对神经系统具有毒性作用[35]。虽然双酚A的神经毒性作用在突触可塑性和神经递质方面的研究已有一定进展，但其复杂的作用机制仍未完全阐明。且目前学者们对于双酚A不同的暴露量所引起的潜在健康风险尚未十分清楚，难以提出针对性的预防方案及防控措施。因此，系统研究双酚A在介质(饮用水、空气、室内灰尘、食物等)中的含量，并对人群进行检测，定量评估双酚A在人群体内或体外暴露水平，对预防双酚A引起的毒性作用具有重要意义。