雙酚A(BPA)暴露對WHHL家兔糖類和脂類代謝的影響

方超，寧博，范江霖,，董四君,*

1. 中國科學院城市環境研究所 中國科學院城市環境與健康重點實驗室，廈門 361021 2. 日本山梨大學大學院醫學工學綜合研究部 分子病理學實驗室，山梨県 409-3898

雙酚A(BPA)暴露對WHHL家兔糖類和脂類代謝的影響

方超1，寧博2，范江霖1,2，董四君1,*

1. 中國科學院城市環境研究所 中國科學院城市環境與健康重點實驗室，廈門 361021 2. 日本山梨大學大學院醫學工學綜合研究部 分子病理學實驗室，山梨県 409-3898

為利用和人類更為接近的動物模型來研究在高脂血癥條件下，BPA暴露是否能促進脂類和糖類代謝異常，并探索潛在的毒性效應機制，選取渡邊可遺傳高脂血癥家兔(WHHL)模型，通過灌胃的方式將其暴露于400 μg·kg-1體重的BPA溶液長達12周。在持續暴露第8周，檢測了在空腹狀態下，家兔血漿中葡萄糖、胰島素和脂肪含量的變化，并根據所得結果進行了靜脈注射胰島素耐受試驗(IVTT)。在暴露第12周，同樣對空腹狀態下，家兔血漿中的葡萄糖，胰島素和脂肪含量進行了檢測，并測量了血壓和心率。然后，將所有的家兔進行解剖，通過蘇木精-伊紅(HE)及糖原(PAS)染色分別對心臟和肝臟部位的脂肪及糖原蓄積情況進行了病理學切片分析。同時，檢測了肝臟中與脂類和糖類代謝相關基因在mRNA水平上的表達變化。結果顯示，BPA暴露8周后促使WHHL家兔發生了胰島素抵抗現象，導致第12周血糖及胰島素含量升高，同時也促進了高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)及游離脂肪酸(NEFA)含量的上升。BPA暴露第12周，暴露組WHHL家兔的冠狀動脈粥樣硬化損傷程度未發生明顯增加，但心肌細胞發生了腫脹，胞質中出現了脂肪的蓄積，同時伴隨著心律失常。肝臟重量發生增加，肝細胞中同時出現了脂肪和糖原的蓄積現象，相關基因的表達發生了顯著上調。研究結果表明，BPA持續暴露可促進WHHL家兔發生脂類和糖類代謝異常，其毒性效應機制可能和胰島素抵抗及相關基因的異常表達有關。

雙酚A(BPA)；WHHL家兔；代謝異常；脂肪和糖原蓄積；胰島素抵抗；基因表達

雙酚A(BPA)是一類具有雌激素活性的典型環境內分泌干擾物。作為當今世界生產量最大的人造化學物質之一，BPA被廣泛應用于飲用水容器、餐具、嬰兒奶瓶、食品飲料包裝、罐裝食品的內涂層、熱敏紙及各類醫療設備中[1]。因此，BPA可通過多種途徑進入環境造成污染，使得人類對BPA的暴露幾乎無處不在。一些流行病學調查研究發現絕大部分人體的尿液和血液中均能檢測到BPA的存在[2-3]。據此，美國“時代周刊”有文章稱，BPA廣泛存在于現代人的體內[4]。正因為BPA在環境和人體內廣泛分布，其對人類健康的影響也越來越受到關注。一些流行病學調查顯示，尿液或血液中的BPA含量和各類代謝相關疾病如肥胖癥、2型糖尿病及心血管疾病存在顯著相關性[5-8]。雖然BPA對人體代謝系統的危害不容忽視，但其毒性效應和致病機理還尚未明確。目前，已有研究利用大/小鼠模型發現出生前或出生后暴露于BPA即可擾亂母體及后代的血糖和血脂平衡，從而增加患胰島素抵抗和代謝綜合征的風險[9-10]。此外，長期暴露于BPA還能損害大/小鼠的心臟結構和功能，引起心律失常[11]。但利用小/大鼠模型來研究BPA的毒性效應所得到的結果無法確定是否能推測到人體上，因為已有大量的研究表明小/大鼠和人類存在很多不同點，包括脂類代謝、血糖代謝、心血管系統以及對炎癥刺激的分子響應水平等[12-13]。并且，人類和小/大鼠在局部脂質沉積，細胞的組成(如褐色和白色脂肪的比例，巨噬細胞的入侵)以及對各類蛋白(如抵抗素、刺蛋白和脂肪酶)，血糖轉運和相關受體(如腎上腺素能受體)的調節方面也存在很大的區別[14-15]。而家兔模型則由于在基因組和上述各方面條件上更接近于人類，被證明更適用于各項人類疾病的研究[12]。

此外，高脂血癥被定義為血液中的脂肪或脂蛋白含量異常升高，在當今社會尤其是在發達國家已成為一種普遍的病理現象[16]。根據發病機制的不同，高脂血癥可分為先天性和后天性高脂血癥，前者是由于基因缺陷造成的常見家族性遺傳疾病，全球有近千萬人患此疾病[17]；后者則是由于各類疾病(糖尿病、肥胖、腎病和肝病等)的影響，不健康飲食，吸煙，過度酗酒，藥物反應及缺乏運動等原因造成的典型“現代病”[18]，在美國血脂含量超標的人口超過30%[19]。同時，由于BPA在各類醫療設備中運用廣泛，導致高脂血癥人群接觸和暴露于BPA的風險大幅度提高[20]。然而，目前國內外還沒有研究來專門探討在高脂血癥的條件下，BPA暴露是否能促進脂類和糖類代謝異常，并加速相關疾病的發生和發展。

針對上述問題，本研究選取了渡邊可遺傳高脂血癥家兔(WHHL)模型來研究BPA對脂類和糖類代謝的影響。WHHL家兔作為日本特有的模式生物，是由日本神戶大學的渡邊博士在1973年發現，并經過20多年的發展而形成的自發性內源性高膽固醇血癥家兔品系。其特點類似于高脂血癥家族人群，由于先天性低密度脂蛋白(LDL)受體缺乏，不需要投喂高脂高糖飲食就能自發形成高脂血癥和動脈粥樣硬化等疾病，已被廣泛應用于代謝綜合征、動脈粥樣硬化和胰島素抵抗等疾病的研究[21]。但目前，國內外還沒有人利用此類動物模型來研究BPA對心血管及代謝系統方面的毒性作用和潛在的病理學機制。因此，本研究利用此類模型一方面關注BPA是否促進了動脈粥樣硬化的形成，另一方面重點研究BPA對血液、心臟及肝臟系統中脂類和糖類代謝的影響，以期為進一步闡明BPA的毒性效應機制，并為該類污染物及相關疾病的控制提供科學依據。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 儀器與試劑

儀器：Lightcycler 480實時熒光定量PCR儀(瑞士 Roche公司)，ML870 PowerLab血壓和心率監測儀(日本ADInstuments公司)，SpectraMAX M5多功能酶標儀(美國Molecular Devices公司)，Tissue- Tek?TECTM5組織包埋機(日本Sakura公司)，Tissue-Tek?VIPTM5 Jr. 組織自動脫水機(日本Sakura公司)，REM-700石蠟切片機(日本Ymato公司)，Olympus BX51TF光學顯微鏡(日本Olympus公司)。

試劑：雙酚A(BPA)，純度為97%，購于美國Sigma-Aldrich公司；無水乙醇，分析純，購于日本Wako化學公司；玉米油，純度為98%，購于日本Wako化學公司。

1.2 實驗材料

WHHL家兔：雄性，體重(2.34±0.24) kg，4個月大小，處于青年期，均由日本神戶大學提供。根據體重將其分為2組，分別為對照組(含6只兔子)和BPA暴露組(含6只兔子)。所有兔子均在日本山梨大學醫學部的無菌動物房進行飼養和暴露實驗，每只兔子單獨在不銹鋼鐵籠中進行飼養，飼養室的溫度控制在(25 ± 2) °C，并保持12 h光照和12 h黑暗的循環周期，每天由不銹鋼自動出水裝置提供飲水，并提供100 g經過壓制的普通飲食。每周的體重和每天的攝食量均嚴格進行記錄。所有動物實驗的操作均得到了山梨大學倫理委員會及動物管理協會的許可，并嚴格遵照美國聯邦衛生研究所頒布的實驗動物操作指南上的相關規定。

400 μg·kg-1體重BPA溶液的配置：首先將BPA溶于少量無水乙醇(體積比控制在4%)然后溶于玉米油。每天早上，通過灌胃的方式將WHHL家兔暴露于上述濃度的BPA溶液(投喂量控制在2 mL·kg-1)，并持續12周。對照組也同樣通過灌胃的方式每天投喂相同體積但不含BPA的玉米油。在持續暴露第8周，我們檢測了在空腹狀態下，家兔血漿中葡萄糖、胰島素和脂肪含量的變化，并根據所得結果進行了靜脈注射胰島素耐受試驗(IVTT)。在暴露第12周，我們對家兔進行了血壓和心率的檢測，并對空腹狀態下血漿中的葡萄糖、胰島素和脂肪含量進行了分析。然后，我們將所有的家兔進行解剖，通過蘇木精-伊紅(HE)和糖原(PAS)染色，重點對心臟和肝臟部位的脂肪及糖原蓄積情況進行了病理學切片分析。同時，我們還對肝臟中和脂類及糖類代謝密切相關的若干基因在mRNA水平上的表達進行了檢測。為了使每只兔子的條件保持一致，我們在解剖前實施了絕食16 h的處理。

1.3 血漿中葡萄糖、胰島素和脂肪含量的測定

血漿中葡萄糖含量的測定采用葡萄糖測定試劑盒(日本Wako化學公司)；胰島素含量的測定采用兔子胰島素ELISA試劑盒(日本Shibayagi公司)；血漿中脂肪含量，包括總膽固醇(TC)、三油甘酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)及游離脂肪酸(NEFA)，脂肪酶(Lipase)均采用相應的試劑盒(日本Wako化學公司)進行測定。

1.4 靜脈注射胰島素耐受試驗(IVTT)

采用Waqar等[22]建立的方法進行。此外，濃度-時間曲線下面積(AUC)代表某種物質進入生物體內后隨時間在體內或血液中的總蓄積量，其大小可通過梯形面積累加法進行計算[22]。本實驗利用AUC來表征從0到120 min，葡萄糖在WHHL家兔血漿中累積的總濃度。

1.5 石蠟切片及蘇木精-伊紅(HE)和糖原(PAS)染色

采用Waqar等[22]建立的方法進行。同時，我們采用3人隨機打分的方式對HE和PAS染色中脂肪和糖原蓄積程度進行評價，得分越高則代表富集程度越嚴重。

1.6 實時熒光定量PCR(RT-PCR)檢測相關基因的表達

采用Fang等[23]建立的方法進行，用于熒光定量PCR的引物序列見表1所示。

表1 用于實時熒光定量PCR分析的引物序列

1.7 數據分析

采用WinROOF ver. 7.0圖像處理軟件(日本Mitani公司)對HE和PAS染色的圖像進行比較分析。采用SPSS16.0軟件中的Independent-Samples T Test檢驗對暴露組和對照組之間各實驗結果的差異進行統計學分析。置信水平P<0.05時差異顯著，置信水平P<0.01時差異極顯著。

2 結果(Results)

2.1 BPA暴露8周后血糖、胰島素和血脂含量的變化

經400 μg·kg-1體重的BPA暴露8周后，WHHL家兔血液中胰島素和葡萄糖的含量如圖圖1A所示，從圖中可以發現暴露組WHHL家兔血液中胰島素和葡萄糖含量和對照組相比均未發生顯著性變化。因此，我們進一步進行了靜脈注射胰島素耐受試驗(IVTT)，注射胰島素后，WHHL家兔的血糖濃度和時間變化曲線如圖1B所示，從圖中可以看出，暴露組家兔對血糖的代謝略滯后于對照組，特別是在60 min這個點表現出了顯著性差異(P=0.02)；在90 min和120 min，暴露組家兔血糖的含量分別是對照組的1.19和1.21倍，但兩者之間沒有表現出顯著性差異(P>0.05)。

這表明暴露組家兔對胰島素的利用率或敏感性要低于對照組，表現出了一定的胰島素抵抗效應，這一結論從濃度-時間曲線下面積(AUC)上也得到了證實。此外，暴露組家兔血液中的血脂含量，包括總膽固醇(TC)、三油甘酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)及游離脂肪酸(NEFA)的含量和對照組相比均未出現顯著性變化(數據未展示)。

圖1 BPA暴露8周后，(A)WHHL家兔血漿中胰島素和葡萄糖的含量(B)靜脈注射胰島素耐受試驗(IVTT)中WHHL家兔的血糖濃度和時間變化曲線Fig. 1 Exposure to BPA for 8 weeks, (A) the insulin and glucose levels in the plasma of WHHL rabbits (B) intravenous insulin tolerance test (IVTT),the time curve of plasma glucose levels

2.2 BPA暴露12周后血糖、胰島素和血脂含量的變化

經400 μg·kg-1體重的BPA暴露12周后，WHHL家兔血液中胰島素和葡萄糖的含量如圖2所示，從圖中可以看出，暴露組WHHL家兔血液中的胰島素和葡萄糖含量均顯著高于對照組；此外，血液中的脂肪酶、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)及游離脂肪酸(NEFA)的含量也發生了顯著升高。然而，血液中的總膽固醇(TC)和三油甘酯(TG)的含量和對照組相比均沒有發生顯著性變化(數據未展示)。雖然，低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)在含量上也未發生顯著性變化，但和0周相比，其增加的倍數要顯著高于對照組所增加的倍數。

其次，我們從圖3A發現在整個12周的暴露階段，暴露組WHHL家兔和對照組相比，體重未發生顯著性改變，但肝臟的重量發生了顯著增加。圖3B顯示暴露組家兔的血壓也沒有顯著性改變，但心率和對照組相比則發生了顯著下降。

圖2 BPA暴露12周后，WHHL家兔血漿中胰島素、葡萄糖和脂肪含量的變化Fig. 2 Exposure to BPA for 12 weeks, the changes of plasma insulin, glucose and lipid levels

圖3 BPA暴露12周后，(A)WHHL家兔體重、肝臟重量的變化(B)血壓和心率的變化Fig. 3 Exposure to BPA for 12 weeks, (A) the changes of body and liver weights (B) the changes of blood pressure and heart rate in the WHHL rabbits

2.3 BPA暴露12周后對心臟脂肪蓄積的影響

經400 μg·kg-1體重的BPA暴露12周后，冠狀動脈粥樣硬化的損傷程度如圖4A，B所示，結果顯示，暴露組和對照組家兔冠狀動脈硬化的損傷程度均達到了73%左右，兩者之間并沒有顯著性差異。但經HE染色后發現，暴露組家兔的心肌細胞發生了明顯的腫脹，并且在胞質中還出現了脂肪蓄積現象(圖4C，箭頭所指)，進一步通過軟件統計發現其損傷區域面積顯著高于對照組(圖4D)。2.4 BPA暴露12周后對肝臟脂肪和糖原蓄積的影響

經400 μg·kg-1體重的BPA暴露12周后，從圖5A的肝臟HE染色圖可以發現，暴露組家兔的肝臟細胞中發生了明顯的脂肪蓄積現象，脂肪顆粒以中央靜脈為中心，向四周略呈放射狀排列。圖5B是我們進一步通過3人隨機打分的方式來評估每只家兔肝臟中的脂肪蓄積程度，結果也同樣發現暴露組家兔肝臟中脂肪蓄積程度要顯著高于對照組。同時，從圖5C的肝臟HE染色圖也發現暴露組家兔的肝細胞中發生了明顯的糖原蓄積現象，肝細胞的胞質中出現大量的白色沉積，并且在靠近中央靜脈的區域尤為明顯。圖5D進一步顯示了通過PAS染色后糖原蓄積的情況，可發現暴露組家兔肝臟中的PAS染色程度(紫色部分)更為明顯，該結果通過圖5E的3人隨機打分評估方式得到了進一步證實，表明暴露組家兔肝臟對糖原的蓄積程度要顯著高于對照組。

2.5 肝臟中相關基因mRNA水平的表達

經400 μg·kg-1體重的BPA暴露12周后，WHHL家兔肝臟中和脂類及糖類代謝相關基因的表達水平如圖6所示，結果顯示CEBPA、SREBP1、PPARα、GRP94、MTTP和ATF4基因的mRNA表達水平與對照組相比均發生了顯著的上調。

圖4 BPA暴露12周后，(A)冠狀動脈粥樣硬化蘇木精-伊紅(HE)染色圖 (B)冠狀動脈粥樣硬化損傷面積統計，黑色短橫線代表平均值 (C)心肌細胞HE染色圖，黑色箭頭顯示心肌細胞中發生的脂肪蓄積 (D)心肌細胞損傷區域面積統計，黑色短橫線代表平均值注：對照組，n=5；暴露組，n=6。Fig. 4 Exposure to BPA for 12 weeks, (A) the HE staining of atherosclerosis of coronary artery (B) the lesion areas of atherosclerosis, the black small line represents the mean value (C) the HE staining of cardiac muscle cell, black arrow shows lipid accumulation in the cardiac muscle cell (D) the lesion areas of cardiac muscle cell, the black small line represents the mean valueNote: Control, n=5; exposure group, n=6.

圖6 BPA暴露12周后，肝臟中若干與脂類和糖類代謝相關基因mRNA水平的表達變化Fig. 6 Exposure to BPA for 12 weeks, the mRNA expression of some genes related to lipid and glucose metabolism in the liver

3 討論(Discussion)

3.1 BPA暴露濃度的選擇

本研究選取BPA的暴露濃度為400 μg·kg-1主要有以下兩方面原因：首先，BPA的暴露無處不在，人類攝入BPA存在多種途徑。雖然有研究根據尿液中BPA的含量推算出人體每天經口攝入BPA的量約為1 μg·kg-1，但目前還沒有研究能準確估算出人體每天通過多種途徑(包括經口、呼吸及皮膚接觸)攝入BPA的總量[1]。一項最新研究利用恒河猴和CD-1小鼠模型，發現經400 μg·kg-1BPA暴露后的24 h期間，它們血清中BPA的含量在1 h達到最大值，之后發生下降，在24 h后基本回到了起始值，并且整個濃度的變化范圍均處于正常人體含量水平之內(如表2所示)，BPA在它們血液中的動力學變化過程和人體中也十分相似，據此推測人體日常通過多種途徑攝入BPA的總量很可能在400 μg·kg-1左右[24-25]。其次，我們在預實驗中也初步發現經400 μg·kg-1BPA暴露后的24 h期間，日本大耳白兔和WHHL家兔血清中BPA的含量變化范圍和動力學過程均接近于恒河猴、CD-1小鼠及正常人體水平(如表2所示)。因此，本研究選用的這個暴露濃度存在一定的現實意義。

3.2 BPA對血糖和血脂代謝的影響

BPA暴露8周后，WHHL家兔出現了一定的胰島素抵抗現象，胰島素的主要功能是促進組織細胞對血漿中葡萄糖的攝取和利用，從而維持血糖濃度的穩定[27]。胰島素抵抗則是由于外周組織(肌肉、脂肪和肝臟)細胞中的胰島素受體對胰島素響應的敏感性降低，從而無法有效地利用胰島素來對血糖進行轉化，導致高血糖癥。胰島中的β-細胞是分泌胰島素的主要場所，由于胰島素抵抗，胰腺β細胞不得不分泌更多的胰島素進行工作，從而造成高胰島素血癥，增加了患2型糖尿病的風險[28]。因此，本研究在BPA暴露12周后，發現WHHL家兔血漿中的葡萄糖和胰島素含量均發生了顯著上升，其原因可能和BPA促進了胰島素抵抗的發生密切相關。

此外，脂肪酶在脂肪的消化、轉移和利用方面起著重要作用，胰島功能受損，胰島素抵抗，以及脂代謝紊亂都是導致血液中脂肪酶含量上升的重要原因[29]，因此，本實驗發現WHHL家兔血漿中脂肪酶含量升高可能和上述原因存在一定的關聯。同時，胰島素抵抗和血脂代謝紊亂也存在密切的聯系，高密度脂蛋白(HDL)主要功能是去除組織細胞和血液中的脂肪和膽固醇，將其運載到肝臟中進行轉化和排除，其含量的降低將引起血脂代謝異常，誘發動脈粥樣硬化和糖尿病的發生[30]。相反，低密度脂蛋白(LDL)則主要將脂肪和膽固醇轉移至細胞外液(包括血液)中，其含量升高將造成脂肪和膽固醇在組織和血管內壁發生堆積，從而誘發動脈粥樣硬化和其他代謝綜合征等疾病的發生[30]。游離脂肪酸(NEFA)含量的升高和脂類代謝、糖代謝、內分泌功能失調有關，同時肝臟和甲狀腺功能受損也會造成其含量發生改變[31]。因此，本實驗發現WHHL家兔血液中上述指標的改變，表明BPA可促進血脂代謝異常，誘發高脂血癥和相關代謝疾病的發生。Wei等[10]的研

表2 經BPA暴露后的24 h期間各生物血清中BPA的含量水平

注：a 標注表示此處均為自由態的BPA。

Note：a the BPA hereby refers to unconjugated BPA.

究也證實了大鼠圍產期暴露于低劑量的BPA，并在斷乳后投喂高脂高糖飲食，可導致子代血清中總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白顯著升高，同時高密度脂蛋白水平顯著降低。本實驗沒有發現WHHL家兔其他血脂指標發生改變，如總膽固醇和甘油三酯，這一方面可能是由于在WHHL家兔中上述血脂指標的本底值較高，要引起變化較為困難；另一方面則是由于暴露時間較短，在今后的實驗中，我們將延長暴露時間，從而進一步觀察上述指標的變化。

3.3 BPA對心臟中脂類代謝的影響

利用WHHL家兔模型我們首先關注BPA對冠狀動脈粥樣硬化的影響，動脈粥樣硬化是由于脂肪類物質(如膽固醇)在血管內壁富集造成動脈壁增厚的現象。最新的一項研究通過給ApoE基因敲除小鼠投喂50 μg·kg-1體重的BPA外加高脂和高膽固醇飲食，經過12周的持續暴露后發現，BPA促使主動脈動脈硬化的損傷面積增長了1.7倍(P= 0.03)[32]。但在本實驗中，我們并沒有發現BPA暴露后對冠狀動脈粥樣硬化的損傷面積造成顯著的影響，這可能還是和BPA的暴露時間較短有關。先前的研究發現通過給普通家兔投喂高脂飲食長達22周，暴露組的主動脈粥樣硬化損傷面積顯著增加，但巨噬細胞、平滑肌細胞的損傷面積卻沒有發生顯著的改變[22]。因此，適當延長暴露時間是我們將來的實驗亟需改進的重要問題。

盡管如此，本研究還是發現了BPA對WHHL家兔的心肌細胞造成了損害，包括心肌細胞腫脹及脂肪蓄積。脂肪在非脂肪(肝臟、骨骼肌、心臟和腎臟等)細胞的細胞質中發生富集，是機體脂類代謝異常和脂肪變性的重要表現，并且已有研究證實脂肪在心肌細胞中發生富集和心臟功能障礙及心力衰竭存在關聯，這也是導致糖尿病型心肌病的重要原因[33]。因此，在本研究中所發現的暴露組WHHL家兔的心率發生改變則很可能和上述心肌細胞的受損密切相關。

3.4 BPA對肝臟中糖類和脂類代謝的影響

肝臟在協調機體糖類和脂類代謝平衡方面起著重要作用，其可通過儲存或降解肝糖原的方式來維持血糖的穩定。在本實驗解剖前家兔均處于空腹狀態，肝臟將通過糖原分解和糖質新生的方式來補充血液中葡萄糖的含量，但我們發現暴露組的家兔由于胰島素抵抗效應而使血液中的葡糖糖無法被肝臟等組織有效轉化和利用，因此，和對照組相比，其肝糖原的分解率也將有所下降，從而造成肝糖原的蓄積量顯著提高[34]。糖原蓄積可促進肝臟中的過氧化物酶體增殖，脂肪酸的合成增加、膽固醇和甘油三酯蓄積，從而誘導脂肪肝的生成[35]。同時，本實驗發現血液中游離脂肪酸含量的升高，有研究表明這將增加脂肪酸向肝臟的遷移和蓄積，促進脂質過氧化和脂肪肝的生成，并且加速肝細胞的凋亡[36]。此外，胰島素抵抗常伴隨著炎癥反應和氧化應激，從免疫和脂肪細胞釋放的各類調節因子也將對肝臟造成損害，誘發脂肪肝及其他各類肝臟疾病的發生[36]。Marmugi等對CD1雄鼠連續28 d進行不同劑量的BPA飲食暴露后發現，低劑量的BPA(5～500 μg·kg-1·d-1)可導致肝臟組織中與脂質合成有關的基因mRNA和蛋白表達顯著上調，脂肪酸的合成增加，膽固醇和甘油三酯蓄積而誘發脂肪肝[37]。與上述結果類似，本研究也發現BPA促使肝臟中和脂類代謝(CEBPA、SREBP1、PPARα)，糖類代謝(GRP94、ATF4)及氧化應激(SOD)相關的基因發生了顯著上調，表明BPA可能主要是通過上述分子機制來誘導脂肪肝及糖原蓄積現象的發生。

綜上所述，本研究表明選擇在劑量上具有一定現實意義的BPA暴露可促進WHHL家兔發生脂類和糖類代謝異常，其毒性效應可能和胰島素抵抗及相關基因的表達異常密切相關。這為我們將來采取有效措施進一步控制BPA，特別是在醫療設備中的使用，以減少高脂血癥等易感人群的暴露，提供了重要的科學依據。

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The Effects of Bisphenol A (BPA) Exposure on the Glucose and Lipid Metabolism in WHHL Rabbit

Fang Chao1, Ning Bo2, Fan Jianglin1,2, Dong Sijun1,*

1. Key Lab of Urban Environment and Health, Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, China 2. Department of Molecular Pathology, Interdisciplinary Graduate School of Medicine and Engineering, University of Yamanashi, Yamanashi 409-3898, Japan

31 March 2014 accepted 15 June 2014

In order to use an animal model that is more close to humans to study whether BPA exposure can accelerate the disorders of lipid and glucose metabolism in the setting of hyperlipidemia and explore the underlying toxic mechanisms. The Watanabe heritable hyperlipidemic (WHHL) rabbit was selected and exposed to 400 μg·kg-1body weight BPA for 12 weeks by oral gavage. At 8 weeks, the fasting plasma glucose, insulin and lipid levels were detected. The intravenous insulin tolerance test (IVITT) was performed. At 12 weeks, the fasting plasma glucose, insulin and lipid levels were also detected, and the blood pressure and heart rate were analyzed as well. Then all the rabbits were anatomized. The pathological examination of lipid and glycogen accumulation in the heart and liver were observed through hematoxylin-eosin (HE) and periodic acid-schiff (PAS) staining. Meanwhile, the genes expression closely related to lipid and glucose metabolism was analyzed in the liver. Results showed that BPA accelerated insulin resistance in the WHHL rabbit after BPA exposure for 8 weeks, resulting in the increased of fasting plasma glucose and insulin levels at 12 weeks, and the change of some blood lipid levels (HDL-C, LDL-C and NEFA). At 12 weeks, the extent of coronary atherosclerosis lesions was not increased obviously. However, the hypertrophy of cardiac muscle cell was detected and lipid accumulation was observed in the cytoplasm, leading to arrhythmia. The liver weight was increased accompanied by lipid and glycogen accumulation in the hepatocyte. The related genes expression was up-regulated significantly. These results indicated that continuous exposure to BPA can accelerate the disorders of glucose and lipid metabolism in the WHHL rabbit, which may be associated with the insulin resistance and abnormal expression of related genes.

bisphenol A (BPA); WHHL rabbit; metabolic disorders; lipid and glucose accumulation; insulin resistance; genes expression

國家自然科學基金(21207127, 21277137, 21477124, 41390240)，寧波市自然科學基金(2013A610179)，中國科學院城市環境研究所城市環境與健康重點實驗室基金(KLUEH-S-201303)

方超(1984-)，男，博士，主要研究方向為環境毒理學，E-mail: cfang@iue.ac.cn；

*通訊作者(Corresponding author)，E-mail: sjdong@iue.ac.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20140331001

2014-03-31 錄用日期：2014-06-15

1673-5897(2015)1-252-11

X171.5

A

董四君(1966—)，男，博士，研究員，研究方向為環境分子毒理、環境防衛醫學和天然活性物質在健康領域的應用，發表學術論文40余篇。

方超, 寧博, 范江霖, 等. 雙酚A(BPA)暴露對WHHL家兔糖類和脂類代謝的影響[J]. 生態毒理學報, 2015, 10(1): 252-262

Fang C, Ning B, Fan J L, et al. The effects of Bisphenol A (BPA) exposure on the glucose and lipid metabolism in WHHL rabbit [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(1): 252-262 (in Chinese)