环境内分泌干扰物与尿道下裂关系研究进展
发表时间：2009-12-28 浏览次数：674次
环境内分泌干扰物与尿道下裂关系研究进展作者：黄朝辉(综述)，郝加虎，陶芳标(审校) 作者单位：1.安徽医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系，合肥 230032； 2.安徽医科大学公共卫生学院儿少卫生与妇幼保健学系 【关键词】 环境内分泌干扰物；尿道下裂；泌尿生殖系统 尿道下裂是男性小儿泌尿生殖系统最常见的先天性畸形之一。据统计，尿道下裂在我国活产婴儿中的发病率约为0.4％。虽然世界各国报道的尿道下裂发病率存在较大差异，但总体上均呈现逐年增加的趋势。目前，尿道下裂的病因仍不明确，其发病可能与多种物质间的协同作用或相加作用有关，尤其是一些环境内分泌干扰物(environmental endocrine disruptors，EEDs)。近年来，EEDs与尿道下裂的相关研究取得了很大进展。本文就此作一综述。1 可能导致尿道下裂的主要环境内分泌干扰物 1.1 临床常用药物 己烯雌酚、氟他胺、利谷隆是已知的最为常见的3种具有尿道下裂危险性的药物。但是，动物试验却不断发现新的危险性药物。例如，氯雷他定、非那司提均能在小鼠中诱发出尿道下裂。黄体酮是目前临床常用的孕激素，并与刺激排卵药物联合应用于黄体期功能障碍的患者。Carmichael等〔1〕的人群流行病学研究发现，黄体酮的摄入可能是尿道下裂的高危因素，OR为3.7(95％CI=2.3～6.0)。除此以外，流行病学调查还证实，抗癫痫药物如丙戊酸、抗雌激素类药物氯米芬、人绒毛膜促性腺激素(HCG)等也可能是尿道下裂发病危险因素。 1.2 残留农药 杀真菌剂(vinclozolin)、除草剂利谷隆(1inuron)、有机氯杀虫剂滴滴涕及其代谢产物等是环境中最主要的农药残留物。动物实验均已证实它们具有干扰内分泌的作用，影响雄性子代的生殖发育，导致尿道下裂、隐睾等先天畸形。Prochloraz(Pz)是一种重要的咪唑类杀真菌剂，也是一种活性极强的环境内分泌干扰物。实验表明，一定剂量(≥11 μmol/L)的PZ可以抑制二氢睾酮诱导的基因表达。并干扰小鼠雄激素受体通道而发挥作用〔2〕。 1.3 食品及其添加剂 流行病学调查发现，妊娠期长期食用大量蔬菜，尤其是豆浆和豆制品的女性与对照组相比，其新生儿发生尿道下裂的危险性较大，因为素食者暴露于植物雌激素的机会更多，特别是植物雌激素染料木黄酮(genistein)在豆制品中的含量很高。最近又有学者提出，由于植物雌激素与杀虫剂普遍共存于蔬菜中，它们可能存在联合作用。为此，Vilela等〔3〕分别在小鼠受孕13～17 d，用Genistein和Vinclozolin给小鼠经口灌胃，结果在受孕的第19 d，Genistein组、Vinclozolin组和混合组的尿道下裂的发生率分别为25％，42％，41％。因此，推断植物雌激素和杀虫剂在尿道下裂的发生中共同起关键作用。 1.4 化工产品及其副产物 建筑装潢材料、美容化妆产品、垃圾燃烧产物以及其他的一些化学合成物质是化工产品内分泌干扰物的主要来源。例如，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁酸苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)等酯类化合物均可能引起尿道下裂发生。Shirota等〔4〕认为，3，3′，4，4′，5-五氯联苯(PCB-126)可能对雌性小鼠生殖系统发育存在影响。PCB-126可以剂量依赖性的诱导细胞色素P4501A1(CYP1A1)基因的转录，此过程可能与尿道下裂的发生有关。国内研究认为，持续性有机污染物(POPS)是近年来比较受关注的一大类环境内分泌干扰物，可能通过各种途径导致尿道下裂的发生率升高。 1.5 重金属 重金属是一类毒性很大的环境内分泌干扰物。大量资料显示，孕妇长期暴露于某一种或几种重金属可能会影响胚胎、胎儿的发育，导致不良妊娠结局，如严重的出生缺陷、低出生体重、生长发育迟缓、智力发育障碍等。但是，针对重金属导致尿道下裂的研究较少。2004年，荷兰学者Pierik等〔5〕开展了一项大规模流行病学调查，发现父亲吸烟与尿道下裂的发生有统计学关联，OR为3.8(95％CI=1.8～8.2)。然而，吸烟可以导致血镉和尿镉浓度显著升高。妇女在孕期吸烟还可增加镉在胎盘中蓄积，降低营养金属与污染金属的比例，导致胎盘功能失调，引起低出生体重儿的发生〔6〕。并且，Carbone等〔7〕的流行病学调查证实，低出生体重可能是尿道下裂的一个重要危险因素，调整OR为4.49(95％CI=1.23～16.31)。因此，可以推断重金属可能在尿道下裂的发生中起到重要作用。2 EEDs引起尿道下裂的可能机制 2.1 抗雄激素作用 雄激素主要有睾酮(T)、双氢睾酮(DHT)等。T在5α还原酶的作用下转化成活性更强的DHT。DHT或T与雄激素受体(ARI)结合，调节雄性激素依赖基因的表达。因此，T减少，5α还原酶(SRD5A)受损，AR基因变异均可导致尿道下裂。 研究发现，环境内分泌干扰物敌敌畏使睾丸组织中产生睾酮的间质细胞(Leydig)凋亡增加，导致睾酮水平下降，进而影响尿道的正常形成。有些内分泌干扰物还可以通过影响睾丸间质细胞的形状大小来发挥重要作用。Mahood等〔8〕研究发现，大剂量DBP可以导致睾丸间质细胞异常地向睾丸中心位置迁移并聚集在一起，进而形成一个巨大的发育异常的病灶。该病灶由异常的曲细精管和管内睾丸间质细胞组成，并将支持细胞(sertoli cell)包围在其中。间质细胞表达的Insl3会随着间质细胞的异常的聚集而严重受到损害。细胞质的减少会导致间质细胞体积明显缩小，睾丸中睾酮的水平也会随之降低；同时，间质细胞体积的大小对产生类固醇的活性也有一定的影响。 Lemaire等〔9〕的实验发现，有机氯杀虫剂能把促效剂〔(3)H〕-R1881从其自身的结合位点转移到AR上，对抗了AR配体R1881对AR转录的调解作用。因此，有机氯杀虫剂通过特异性的结合于AR配体结合区，干扰激素的信号转导通路，从而破坏了生殖器官的形成。Fkbp52和Fkbp51是类固醇受体复合物上重要的重组基因，它们可能在AR介导信号转导和调解生殖发育功能中起着关键作用。Yong等〔10〕在Fkbp52基因敲除的小鼠中发现了尿道下裂、前列腺发育不全等生殖器官的缺陷，而在Fkbp51基因敲除小鼠中却并未发现异常表现。于是认为Fkbp52是AR介导信号转导和调节生理功能中的重要因子，并可直接控制甾体激素受体转录的活性。 2.2 改变生殖细胞凋亡和增殖活性 Bozec等〔11〕的研究发现，子宫内暴露氟他胺可以诱导细胞凋亡，而且生殖细胞凋亡的数量随着氟他胺暴露剂量的增加而增加。与对照组相比，0.4，2，10 mg(kg·d)剂量组小鼠的凋亡细胞出现剂量依赖性的升高。因此推断，子宫内暴露氟他胺将诱导生殖细胞的凋亡，并且该过程发生在输精管上皮细胞形成的VlI-Vm阶段。成年小鼠生殖细胞凋亡有可能是凋亡前体蛋白Bax和抗细胞凋亡Bcl-2相关分子(如前细胞凋亡蛋白)之间的平衡被打破的结果。结果表明，胎鼠一旦受到雄性激素的干扰，将会导致Bcl-2相关基因/蛋白表达改变，从而进一步导致成年睾丸生殖细胞的凋亡。 2.3 孕酮受体学说 动物实验发现，小鼠在受孕第12 d就可以在尿道板和生殖细胞间质内检测到孕酮受体，之后孕酮受体的表达还会在整个妊娠过程中持续增加。而大量的雌激素和孕激素暴露可以导致孕酮受体mRNA的水平显著升高。研究表明，小鼠子宫内暴露乙炔雌二醇能使孕酮受体mRNA的水平升高5倍以上〔12〕。Buckley等〔13〕发现，合成黄体激素醋酸甲羟孕酮酸酯(MPA)和Vinclozolin都可以导致尿道下裂的发生，主要是因为它们会下调雌性小鼠中雌激素受体α mRNA的水平，上调孕酮受体mRNA的表达水平，并且上调雄性小鼠中雌激素受体α mRNA和孕酮受体mRNA的表达水平。 2.4 候选基因(candidate genes)的作用 Petiot等〔14〕人在敲除了细胞生长因子受体-2IIIb(Fgfr2-IIIb)基因的小鼠身上诱导出了严重的尿道下裂，这与性激素信号介导紊乱引起的表现非常相似，Fgfr2-IIIb是位于尿道上皮细胞及其邻近的间质和周围包皮细胞(位于尿道的侧面)上的候选基因，Fgfr2启动子包含一个雄激素反应元件序列，提示Fg是AR转录的一个靶基因。在尿道管形成时期，Fgfr2-IIIb的突变将不能维持尿道上皮更新所必须的祖细胞群。小鼠Fgff2-III的功能缺失可以使尿道管发育停止，导致严重的尿道下裂。 转录激活因子(ATF3)参与平衡调控、伤口愈合、细胞粘附以及细胞凋亡过程。在正常情况下，ATF3在静息期细胞表达呈稳定状态。近来，ATF3已经被证实是一种雌激素敏感基因。并且与尿道下裂的发生有关联。Liu等〔15〕检查28例尿道下裂患儿的阴茎皮肤组织ATF3的表达水平，并以20名正常儿童作对照。结果86％的患儿免疫组织化学反应为阳性，而对照组只为13％。研究显示，男童尿道下裂阴茎皮肤组织中，ATF3有上调现象，提示了ATF3在尿道下裂病因链中的作用。此后的动物实验也证明乙炔雌二醇(17-EE)可以以提高ATF3 mRNA的水平，促进ATF3的表达〔16〕。同时，ATF3与上皮间质转化生长因子(TGF-β)信号通路有关。在尿道管发育的过程中，转化生长因子TGF-β和血小板凝血酶敏感蛋白4(Thbs4)的水平都出现了上调现象。这些上调的基因被看作是尿道管形成的候选基因，并且TGF-β信号通路在诱导和调节尿道管的发育中起着十分重要的作用〔17〕。 此外，肾母细胞瘤1基因(WTl)、5-α还原酶II(SRD5A2)和AR是在男性生殖系统发育和性别分化的不同阶段起重要作用的候选基因，并易于在性别确定和分化的后期阶段发生突变，进而损伤雄性化的过程，与尿道下裂的发生有一定的关联。 2.5 基因多态性 为了探讨AR基因上外显子包含编码转录激活域的2个多态性三核苷酸重复序列(CAG,GGN)与尿道下裂和隐睾之间的病因学关联，Radpour等〔18〕选取76例附睾和92例尿道下裂的伊朗男性患儿。采用多聚酶链式反应(PCR)和单链构象多态性PCR(PCR-SSCP)对编码序列进行了测定。结果发现，CAG/GGN的特异结合可能是尿道下裂发生的一个危险因素。Beleza-Meireles等〔19〕的研究发现，尿道下裂患者雌激素受体2(ESR2)基因的CA重复序列多态性是延长的，此现象与低水平的睾酮有关联。此后，又有研究者对单核苷酸多态性(SNP)研究发现，ESR2启动子区上SNPrs2997983位点上的等位基因C和基因型CC发生变异，ESR2启动子区上SNP ra10483774位点上的等位基因G和基因型AG发生变异，以及内含子6上(CA)n重复序列增高3个因素均与尿道下裂的存在统计学关联〔20〕。并且它们之间具有联合致尿道下裂作用。内含子6上(CA)n重复频率增高是导致尿道下裂发生的最主要危险因素。研究发现，在SRD5A2基因的V89L上，病例组中含有野生型G/G基因型的人数明显高于对照组中的人数，并且病例组异常的C等位基因序列明显高于对照组，这种等位基因的置换会导致相关酶的活性降低近30％。因此认为，C等位基因异常的增多是尿道下裂发生的一个危险因素。3 小 结 尿道下裂是多因子疾病，由于多种因子的联合作用和相互干扰导致病因探讨的进展比较缓慢。虽然国外的大量研究已经发展到基因的水平，但只限于动物实验研究，仍缺少大规模的流行病学调查。同时环境内分泌干扰物在环境中普遍存在，动物实验也提供了其与尿道下裂的发生存在病因关联的证据。因此，开展大规模的流行病学调查探索环境内分泌干扰物与尿道下裂的病因关联；联合环境监测和毒理试验等方法评价环境中的内分泌干扰物是否达到可以引起生殖道畸形的程度；构建多种物质联合作用的动物模型，评价多种物质联合作用的大小及作用机制是揭示环境内分泌干扰物与尿道下裂病因链的有效途径。【参考文献】 〔1〕 Carmichael SL,Shaw GM,Lqurent C,et al.Maternal progestin intake and risk of hypospadias［J］.Arch Pediatr Adolesc 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