双酚A暴露对精母细胞减数分裂的影响及其机制研究

【摘要】研究背景：双酚A(BPA)是众所周知的环境内分泌干扰化合物，由于它在人群中的广泛暴露和分布，近年来，它的健康危害引起了公众的广泛关注。因为它的化学结构与雌二醇很相似，所以BPA潜在的生殖毒性被广泛研究。研究表明BPA能引起线虫和雌鼠的减数分裂异常。然而，是否环境暴露于BPA能引起生殖障碍仍有争议，BPA对成年雄性动物减数分裂的影响知之甚少，而且相关机制不清楚。研究内容：①我们将9周龄的雄性Wistar大鼠经口暴露于20μg/kgbw/day的BPA.连续暴露60天后，我们采用H&E染色检测组织学变化，采用PAS-H染色检测生精上皮周期的变化，采用减数分裂染色质扩散技术来显示减数分裂过程，采用免疫荧光技术检测核内SCP3，γH2AX，ATM和CHK1的表达。②我们用灌胃法将9周龄的雄性Wistar大鼠暴露于0、2、20、200μg/kgbw/day的BPA，持续60天。10μg/kgbw/day的E2用来建立雌激素阳性效应。ICI182780用来拮抗雌激素信号。处理完成后，我们分析了精子参数，精子凋亡率和性激素水平，我们采用PAS-H染色检测生精上皮周期的变化，采用流式细胞技术分析减数分裂进程，采用免疫荧光技术检测核内SCP3,γH2AX，ATM的表达，采用彗星实验检测额外的DNA链断裂，采用末端脱氧核苷酸转移酶脱氧尿苷三磷酸切口末端标记(TUNEL)和免疫印迹技术检测半胱天冬酶3表达来评价精细胞凋亡情况。③我们将成年雄性SD大鼠经口暴露于200mg/kgbw/day的BPA.连续暴露10天，采用褪黑素预处理来评价褪黑素可能的保护作用。我们检测了睾丸组织中硫代巴比妥酸反应物(TBARS)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量，分离获得精母细胞，采用彗星实验和减数分裂染色质扩散技术评价DNA损伤效应。研究结果：①我们发现环境相关剂量的BPA暴露显著增加了生精上皮周期第7期的比例，减少了第8期的比例，结果导致了精子释放受到抑制，精子发生过程受到干扰。进一步研究发现，BPA暴露在减数分裂早期阻碍了减数分裂启动，并且在减数分裂晚期引起了染色质异常和减数分裂DNA链的持续断裂。后一事件激活了下游的ATM信号分子。②200μg/kgbw/day的BPA和E2处理显著降低精子数目，抑制以第7期增多、第8期减少为特征的精子释放。并且伴随着第一次减数分裂进程的扰乱和粗线期精母细胞减数分裂DNA链的持续断裂，下游ATM和CHK2信号分子活化；这最终导致了精细胞的凋亡。采用雌激素受体拮抗剂ICI182780，我们发现雌激素受体信号通路介导了BPA引起的减数分裂扰乱和生殖功能损害。③10天的高剂量BPA暴露不能影响大鼠体重，生殖器官重量和精子计数。然而，我们发现BPA暴露显著增多TBARS含量，降低SOD含量，并且伴随着精细胞DNA拖尾率增加和粗线期精母细胞常染色质上γH2AX焦点增多。还引起了4倍体细胞比例的下降。这些效应被褪黑素预处理显著减轻。然而BPA的基因毒性并不伴随着精细胞凋亡和睾丸组织结构的改变。研究结论：总之，我们的结果表明长期暴露于环境相关剂量的BPA能导致持续的减数分裂异常，并最终威胁男性生殖健康。后续研究提示，雌激素受体介导的减数分裂扰乱可能是BPA引起减数分裂异常的主要原因。这些动物实验数据支持了当前男性生殖功能异常与BPA的环境暴露相关的论点。褪黑素预处理对BPA引起的精细胞DNA损伤的保护作用提示褪黑素可能作为预防职业或者环境BPA暴露引起的基因毒性和生殖毒性的备选药物。
【作者】刘川；
【导师】余争平；
【作者基本信息】第三军医大学，劳动卫生与环境卫生学，2014，博士
【关键词】双酚A；减数分裂；减数分裂DNA链断裂；精子发生；生精上皮周期；

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