雙酚A與早發(fā)性卵巢功能不全相關性的研究進展

陳寶紅

作者單位: 237006 安徽六安 六安市人民醫(yī)院婦產(chǎn)科

早發(fā)性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency，POI)是指女性在40歲以前出現(xiàn)卵巢功能減退，主要表現(xiàn)為月經(jīng)異常(閉經(jīng)、月經(jīng)稀發(fā)或頻發(fā))、促性腺激素水平升高、雌激素水平波動性下降，導致患者生育力低下甚至不孕，遠期可能并發(fā)心血管疾病、骨質(zhì)疏松癥、認知障礙等，對患者的生活質(zhì)量和身心健康產(chǎn)生不可忽視的負面影響[1]。既往研究[2]顯示，POI的發(fā)病率達1%～7%，而且近年來呈上升趨勢。由于缺少全球范圍內(nèi)大樣本量的流行病學調(diào)查，POI的實際發(fā)病率可能遠高于此。POI病因復雜，常見的有遺傳因素、免疫因素、醫(yī)源性因素和環(huán)境因素，但目前仍有一半以上的POI患者病因不明。因此，迄今尚無確切有效的方法恢復卵巢功能，對于POI的治療，僅能以緩解癥狀的雌孕激素替代治療(hormone replacement therapy，HRT)為主[3]。對于大多數(shù)患者的生育要求，目前所采取的輔助生殖技術和生育力保存等方法也存在技術、倫理、安全、費用等諸多問題。因此， POI的防治已成為生殖內(nèi)分泌領域的難題。由于POI的發(fā)病機制不明，目前已知的遺傳、免疫等因素相對復雜且較難控制，探討環(huán)境因素對于POI發(fā)生、發(fā)展的影響具有重要意義。雙酚A (bisphenolA，BPA)是一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(environmental endocrine disruptors，EED)，作為世界上年產(chǎn)量最多的化學制品之一，廣泛存在于人們的日常生活中，暴露于機體后可發(fā)揮雌激素樣活性，對生殖健康產(chǎn)生負面影響。既往研究[3]顯示，BPA暴露會影響卵泡的生長發(fā)育，降低卵母細胞的質(zhì)量，干擾顆粒細胞類固醇激素的分泌，造成卵巢功能減退，可能與POI的發(fā)生和發(fā)展存在一定聯(lián)系。本文旨在總結BPA與POI發(fā)生的相關性及其作用機制，為POI的防治提供參考。

1 BPA的性質(zhì)及暴露現(xiàn)狀

BPA學名2，2-二(4-羥基苯基)丙烷，簡稱二酚基丙烷，于1891年由俄國化學家Dianin首次合成，作為環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯等高分子材料合成的重要有機化工原料，被應用至飲水用瓶、嬰兒奶瓶、食品包裝材料內(nèi)里、金屬表面涂層等的生產(chǎn)中。高溫、酸性或者堿性條件可促使BPA分子從聚碳酸酯或環(huán)氧樹脂中釋放出來，再通過食物、飲水或者其他環(huán)境介質(zhì)暴露,經(jīng)皮膚、呼吸系統(tǒng)或消化系統(tǒng)等多種途徑進入人體。BPA在人體內(nèi)被胃腸道吸收，經(jīng)肝臟代謝，最后通過尿液排出體外[3]。有研究[4]表明，在飲用水、空氣粉塵等環(huán)境介質(zhì)，某些食品塑料包裝袋、奶瓶、紙杯等日用品，人體血液、尿液、卵泡液、唾液、乳液等生物樣品中均可檢測出BPA。由此可見，BPA對人類的暴露無處不在。

BPA的化學結構與雌二醇(estradiol，E2)和己烯雌酚(diethylstilbestrol，DES)相似，具有弱雌激素效應，是一種普遍存在的EED。自20世紀30年代英國化學家Dodds發(fā)現(xiàn)BPA的擬雌激素活性后，一直到20世紀八九十年代，BPA的生理毒性才開始受到生物醫(yī)療領域?qū)W者們的關注。大量實驗研究[5]表明，BPA可以產(chǎn)生母體毒性和胚胎毒性，低劑量的BPA暴露同樣會產(chǎn)生不良的生物學效應。2018年Lee等[6]采用液相色譜聯(lián)用質(zhì)譜(liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS)技術對韓國六所大學附屬醫(yī)院的318對母親-新生兒的母親血清、母親尿液、胎盤血、母乳、臍帶血和新生兒尿液標本進行了BPA水平檢測，結果79.5%～100%的母體和胎兒樣本中檢測到了BPA。上述研究均顯示BPA對人類的暴露依然非常廣泛。

2 BPA與POI的關系

POI發(fā)病的本質(zhì)即卵巢功能的減退。既往試驗研究[3]顯示，產(chǎn)前、圍產(chǎn)期和產(chǎn)后接觸BPA均會影響胎兒卵巢的發(fā)育，誘發(fā)卵巢形態(tài)異常和損害卵巢功能，特別是原始卵泡的形成，造成卵巢儲備功能降低。但目前，國內(nèi)外關于BPA與POI相關性的流行病學調(diào)查鮮有報道，且已有的研究并未證實BPA暴露與POI的發(fā)病具有相關性。土耳其一項關于30例POI患者與30位健康不孕女性的病例對照研究采用LC-MS技術檢測了受試者血液BPA的水平，結果發(fā)現(xiàn)，POI患者血BPA水平高于對照組，但其差異不具有統(tǒng)計學意義[7]。國內(nèi)一項關于159例POI患者和186名健康婦女的病例對照研究采用高效液相色譜聯(lián)用質(zhì)譜(high performance liquid chromatography，HPLC-MS)技術進行尿液BPA水平檢測，并測定了研究對象血液黃體生成素(luteinizing hormone，LH)、卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)和抗繆勒管激素(anti-mullerian hormone，AMH)的水平，研究結果并未提示BPA與POI發(fā)病之間存在關聯(lián)，F(xiàn)SH和AMH水平也沒有與BPA相關的趨勢，但LH與BPA水平呈正相關[8]。考慮到樣本量的限制，上述報道的結論并不能完全否定BPA與POI發(fā)生之間的相關性，仍需要大樣本量的病例對照研究進一步證實。

3 BPA與POI發(fā)生可能相關的卵巢毒性

3.1 BPA對卵泡形成、生長和發(fā)育的影響 目前認為，POI主要與以下4種機制相關：①原始卵泡形成受阻；②原始卵泡過度激活；③卵泡閉鎖增加；④卵泡生長受阻，導致排卵障礙[9]。研究已表明，BPA不僅可以影響原始卵泡的組裝，導致原始卵泡形成失敗，并能刺激原始卵泡的啟動募集，加速原始卵泡向初級卵泡的轉變，而且可以誘導卵泡的閉鎖，減少卵巢儲備，可能與POI的發(fā)病存在相關性。

3.1.1 BPA影響原始卵泡的形成 在哺乳動物中，雌性動物出生時的原始卵泡是有限的，這個原始卵泡池代表了雌性的整個生殖壽命，原始卵泡的形成需要經(jīng)歷生殖細胞的有絲分裂、生殖細胞巢的崩解、原始卵泡的組裝，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)障礙都會影響雌性的生殖能力。既往研究[10-11]表明，在嚙齒動物中，低劑量的BPA暴露會對原始卵泡形成的各個階段產(chǎn)生不利影響，降低卵巢儲備。Zhou等[10]將新生小鼠的卵巢暴露于不同劑量的BPA(0.1 g/mL、1 g/mL、5 g/mL和10 g/mL)進行體外培養(yǎng)，結果發(fā)現(xiàn)在出生后第4、8天，所有劑量的BPA處理均顯著增加了生殖細胞的百分比，并降低了原始卵泡的百分比。Zhang等[11]的實驗研究同樣發(fā)現(xiàn)，當新生小鼠卵巢在體外暴露于10或100 μmol/L的BPA時，生殖細胞巢崩解和原始卵泡組裝顯著減少。Hunt等[12]在靈長類動物中進行了相關的研究，通過口服和皮下植入兩種方式將BPA暴露于7月齡的恒河猴胚胎，結果發(fā)現(xiàn)與嚙齒類動物類似，BPA的暴露會導致卵巢上裸露的卵母細胞數(shù)量顯著增加。上述體外和體內(nèi)研究顯示，BPA暴露會通過抑制生殖細胞巢的崩解、影響原始卵泡的組裝，減少原始卵泡的形成。

3.1.2 BPA促進原始卵泡的啟動募集 原始卵泡是卵巢唯一的儲備形式，原始卵泡形成后處于靜息狀態(tài)，被啟動募集的原始卵泡可進入生長階段，逐漸發(fā)育為初級卵泡、次級卵泡和成熟卵泡，這是一個持續(xù)且不可逆轉的過程。Rodriguez等[13]對Wistar幼鼠從PND1到PND7飼服BPA[BPA 20組：20 mg/(kg·d)，BPA 0.05組：0.05 mg/(kg·d)]，結果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，BPA20組卵巢的原始卵泡顯著減少，生長卵泡顯著增加。趙倩[14]將出生第4天C57BL/6雌鼠的卵巢組織，置于不同濃度(0.1 μmo/L、1.0 μmo/L、10 μmo/L)的BPA中進行體外培養(yǎng)10天，結果發(fā)現(xiàn)暴露于1.0 μmol/L和10 μmol/L濃度BPA的C57BL/6雌鼠卵巢組織原始卵泡數(shù)量較對照組顯著減少，而初級卵泡數(shù)量較對照組增加。上述體外和體內(nèi)研究顯示，BPA可以刺激原始卵泡的啟動募集，促進原始卵泡向初級卵泡的轉變，導致卵巢儲備減少。

3.1.3 BPA誘導卵泡閉鎖、凋亡增加 Li等[15]采用腹腔注射途徑將21日齡的雌性Wistar大鼠分別暴露于不同濃度的BPA(10 mg/kg、40 mg/kg和160 mg/kg)，結果發(fā)現(xiàn)大鼠原始卵泡及各級生長卵泡數(shù)量均顯著減少。Patel等[16]對Sprague-Dawley大鼠從孕6天至1年服用不同濃度的BPA[2.5 μg/(kg·d)、25 μg/(kg·d)、250 μg/(kg·d)、2 500 μg/(kg·d)和25×103μg/(kg·d)]，結果發(fā)現(xiàn)暴露于25 μg/(kg·d)和250 μg/(kg·d) BPA的大鼠，其子代在出生后21天時原始卵泡、初級卵泡、竇卵泡及所有正常卵泡的數(shù)量較對照組均顯著減少。上述研究結果顯示，BPA暴露不僅誘導母代大鼠卵泡的閉鎖和凋亡，導致各級生長卵泡數(shù)目的減少，而且母代妊娠期間的暴露對其子代也會產(chǎn)生相同的卵巢毒性。

3.2 BPA對卵母細胞減數(shù)分裂的影響 成熟的、可受精的卵母細胞是女性具備生育能力不可或缺的前提條件。卵母細胞在成熟的過程中需經(jīng)歷兩次減數(shù)分裂。以往的研究[17-18]表明，BPA暴露可導致卵母細胞第一次減數(shù)分裂前期紡錘體形態(tài)異常和染色體排列錯亂，影響卵母細胞減數(shù)分裂的進程，阻滯卵母細胞的成熟，導致非整倍體卵子的發(fā)生，與女性卵母細胞的發(fā)育潛能呈負相關。美國一項關于人體細胞體外培養(yǎng)的試驗，將卵母細胞暴露于不同濃度的BPA(20 ng/mL、200 ng/mL或20 mg/mL)培養(yǎng)30 h，結果發(fā)現(xiàn)BPA暴露導致進展至第二次減數(shù)分裂中期(MII期)的卵母細胞減少，退化卵母細胞增加，雙極紡錘體和染色體對齊的發(fā)生率顯著下降[17]。Teng等[18]將豬卵母細胞在不同濃度BPA(200 μmol/L、250 μmol/L)培養(yǎng)44 h，結果發(fā)現(xiàn)BPA處理卵母細胞的異常率較對照組明顯增高，主要表現(xiàn)為卵母細胞紡錘體形態(tài)和染色體排列異常。上述研究均說明BPA對卵母細胞減數(shù)分裂成熟有不良影響，會導致可受精卵母細胞的數(shù)量下降，影響生育力。

3.3 BPA對顆粒細胞類固醇激素分泌的影響 顆粒細胞是卵巢主要的功能細胞，在原始卵泡的形成、卵泡的生長發(fā)育、類固醇激素的分泌以及排卵中都具有重要作用。姚燕如等[19]于取卵日收集了行體外受精/卵胞質(zhì)內(nèi)單精子顯微注射的54例卵巢儲備功能低下(diminished ovarian reserve，DOR)的患者和67例非DOR患者的卵泡液，采用酶聯(lián)免疫吸附(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)技術測定受試者卵泡液中BPA濃度及激素水平，結果發(fā)現(xiàn)DOR組較非DOR組卵泡液中BPA濃度顯著升高，AMH、P和E2水平顯著降低。馬明月等[20]將20只妊娠SD大鼠于妊娠第5～20天，分別按不同濃度的BPA[0 mg/(kg·d)、10 mg/(kg·d)、50 mg/(kg·d)、250 mg/(kg·d)]進行灌胃染毒，結果發(fā)現(xiàn)50 mg/kg和250 mg/kg組仔鼠出生28～36 d期間，LH、FSH和E2水平明顯降低。上述研究表明，BPA暴露會通過降低顆粒細胞類固醇激素的分泌來干擾卵巢正常功能的維持。

4 BPA與POI發(fā)生可能相關的分子機制

4.1 BPA通過弱雌激素作用產(chǎn)生內(nèi)分泌干擾效應 BPA的化學結構與E2和DES相似，對雌激素受體(estrogen receptor，ER)具有高親和力，可以通過與體內(nèi)的E2爭奪靶細胞上的ER，干擾正常的內(nèi)分泌機制。BPA與核雌激素受體(nuclear estrogen receptor，nER)結合后，發(fā)揮類似于雌激素的生物效應，通過信號通路調(diào)控芳香化酶P450(aromatase P450，P450arom)的表達，影響雌激素的分泌，而且可以誘導ER亞型的形成，致使基因的特異表達，造成組織形態(tài)和功能的異常[21]。BPA除與nER結合外，還可以與膜雌激素受體(membrane estrogen receptor，mER)結合，通過特定的信號通路，促進卵母細胞、顆粒細胞Ca2+的內(nèi)流，更加快速地發(fā)揮生物效應，影響甾體激素的分泌[22]。BPA通過與不同細胞nER和mER結合后，激活其介導的特定信號通路，干擾正常的內(nèi)分泌機制。

4.2 BPA通過表觀遺傳學改變產(chǎn)生卵巢毒性 目前，已有許多關于BPA通過表觀遺傳學改變引起生殖細胞遺傳變異的研究報道。Santangeli等[23]將斑馬魚暴露于不同濃度的BPA(5、10和20 μg/L)處理3周，結果表明，5 μg/L 的BPA暴露可以通過組蛋白修飾介導的染色質(zhì)結構變化，下調(diào)促進卵母細胞成熟的信號，加快成熟卵泡的凋亡。Yu等[24]通過對雞卵巢的體外培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，暴露于 BPA 加速了卵母細胞減數(shù)分裂前期I的進展，可能與Dazl和Stra 8和ERβ信號通路的低甲基化有關。因此，表觀遺傳學改變也是BPA發(fā)揮卵巢毒性的分子機制之一。

4.3 BPA通過氧化應激產(chǎn)生卵巢毒性 BPA具有特定劑量水平的氧化毒性和致癌作用[25]。Wang等[26]對成年雄性SD大鼠通過灌胃的方式進行BPA染毒，研究發(fā)現(xiàn)BPA會導致大鼠肝臟硫氧還原蛋白過氧化物酶2(peroxidase 2，prdx2)mRNA的表達減少，并呈劑量依賴性，提示BPA暴露可以通過促進氧化應激干擾正常的生理反應，prdx2可能是反映其氧化損傷敏感的生物學指標。Teng等[18]將豬卵母細胞在不同濃度的BPA(200 μmol/L、250 μmol/L)中培養(yǎng)44 h，結果發(fā)現(xiàn)，BPA暴露導致凋亡抑制基因bcl-xL的表達下調(diào)，引起細胞凋亡增加。上述研究提示，BPA可以通過導致氧化應激系統(tǒng)失衡發(fā)揮卵巢毒性。

4.4 BPA通過干擾信號通路產(chǎn)生卵巢毒性 卵母細胞與其周圍包裹的顆粒細胞之間的信息傳遞依賴于信號分子，如磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，P13K)/絲蘇氨酸蛋白激酶(serine-threonine protein kinase，Akt)信號通路，通過激酶、磷酸酶和轉錄因子等多種信號分子和張力蛋白同系物(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)負調(diào)控因子，一起調(diào)節(jié)細胞增殖、遷移和代謝，對原始卵泡的生長與閉鎖平衡起著重要作用[27]。Hu等[28]研究發(fā)現(xiàn)，BPA暴露會通過下調(diào)PTEN的表達，導致小鼠卵巢中的原始卵泡過早激活和過度啟動。趙倩[14]將C57BL/6雌鼠的卵巢組織暴露于BPA進行體外培養(yǎng)，結果亦顯示，BPA暴露可能通過PI3K/Akt信號通路過度激活原始卵泡。由此可見，BPA可以通過信號通路發(fā)揮卵巢毒性。

綜上所述，BPA作為塑料制品生產(chǎn)的添加劑，已經(jīng)成為全球年產(chǎn)量最多的化工原料之一，廣泛存在于人們的日常生活中。目前，BPA對生殖系統(tǒng)的危害，尤其對卵巢的毒性作用引起越來越多的關注。上述研究表明，BPA暴露可能通過雌激素受體、表觀遺傳學、氧化應激、信號通路表達等分子機制影響卵泡的生長發(fā)育、卵母細胞的數(shù)量和質(zhì)量、類固醇激素的分泌，導致卵巢儲備功能降低，在一定程度上提示BPA可能與POI的發(fā)病存在潛在的聯(lián)系。但目前的研究多以動物實驗研究為主，而且各研究中所選擇的BPA的暴露方式、劑量、時間、物種、檢測方法各有不同。國內(nèi)外也尚缺乏關于BPA與POI發(fā)生風險相關性的流行病學調(diào)查。如果能夠構建人體內(nèi)BPA的代謝模型，通過高效便捷的檢測手段對體內(nèi)BPA水平進行預測，可為流行病學調(diào)查提供更為有利的證據(jù)。因此，需要有更多的學者在該領域繼續(xù)進一步的研究和探討，旨在呼吁社會對EED進行更為規(guī)范和嚴格化的檢測和管理，以期減少POI等生殖內(nèi)分泌疾病的發(fā)生。