DEHP对哺乳动物生殖毒性的研究进展

李亚妮，张晨曦，冯婉婷

(延安大学 石油工程与环境工程学院，陕西 延安 716000)

环境内分泌干扰物(environmental endocrine disruptors,EEDs)是一类具有干扰机体正常内分泌系统稳定和调控作用的物质[1]。邻苯二甲酸酯是一类化学合成物质，已广泛应用于医疗、汽车和消费品工业[2]。邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(di-(2-ethylhexyl)phathalate,DEHP)是最常用的邻苯二甲酸酯类物质，不仅用于工业(如塑料、合成橡胶、涂料、黏合剂、化工合成)，还可用于农业(如杀虫剂)、医疗(如医疗用具)和食品包装、化妆品和儿童玩具等领域[2-3]。由于DEHP与材料分子之间连接松散(以氢键或范德华力连接)，因此，会随着使用时间的推移从塑料制品中解离出来，并迁移至大气、水和土壤中[4-5]，人和动物可经口腔和皮肤摄入环境中的DEHP[6-7]。DEHP是一种难降解的有机化合物，进入机体后会在生物体内富集，因而对动物和人类的健康产生严重的威胁，如免疫和代谢系统[8-9]。由于DEHP是一种环境内分泌干扰物，具有干扰动物和人类内环境的内分泌作用，因此DEHP对哺乳动物的生殖毒性研究也引起了广泛的关注，已成为国内外学者研究的热点。本文概括了近些年来DEHP对生殖毒性在生殖器官、神经毒性和内分泌毒性等这些方面的研究成果，并对该领域的研究进行了展望，为进一步研究DEHP的毒理作用提供理论依据，也为防治环境内分泌污染物提供理论依据。

1 DEHP对动物生殖器官的毒性作用

卵巢是雌性动物一个重要的生殖器官。卵巢的主要功能是产生卵泡和内分泌平衡，卵泡形成异常可导致卵巢早衰甚至不孕不育[10]。DEHP作为一种环境内污染物可引起人类和动物卵巢功能的损伤。研究发现，DEHP可通过损伤卵巢储备功能、抑制窦卵泡生长并影响卵子质量而降低女性生育力甚至导致女性不孕[11-12]；动物研究也发现，DEHP引起原始卵泡发育异常，动情周期紊乱，卵子成熟异常，而且DEHP也会影响卵巢性激素的正常分泌，激活过氧化物酶体增殖因子活化受体(PPARs)进而改变下丘脑-垂体-卵巢轴的正常调节机制[13]。王心等[14]的研究发现，妊娠期DEHP暴露降低早期胚胎着床数和中、晚期胚胎及活胎数，同时也降低了胚胎及胎盘的重量，Rattan等[15]研究发现产前暴露于DEHP可导致小鼠激素代谢紊乱，对卵巢功能产生多代和跨代影响，而青春期高剂量DEHP暴露也使雌性大鼠孕酮分泌增加及卵巢组织类固醇激素合成快速调节蛋白(StAR)和胆固醇侧链裂解酶(P450scc)表达水平降低，从而影响大鼠的生长发育。Liu等[16]研究发现暴露于DEHP的小鼠哺乳时的原始卵泡数量和窦状卵泡总数显著减少，以及与类固醇产生、卵巢激素分泌和氧化应激相关的基因转录水平发生了显著改变，导致17β-雌二醇减少和氧化应激增加，并且使雌性动物卵巢中DNA损伤标记物γH2AX的比例显著升高进而增加卵巢凋亡水平以及抑制卵巢颗粒细胞的增殖。

DEHP不仅对雌性具有生殖毒性，对雄性也具有生殖毒性效应，主要发生在发育期，表现为对生殖细胞和组织的影响。在雄性大鼠，DEHP暴露从产后23 d到56 d或98 d推迟了青春期的启动，减少了雄激素依赖的组织的重量，在900 mg/kg/day剂量组减少了血清中雄激素的水平，增加了血清中促黄体生成素的水平[17]，而暴露于更低剂量的DEHP从22 d到52 d没有改变包皮分离或者雄激素敏感组织的重量[18]，但是出生后21 d到120 d的DEHP暴露却影响了雄性精子和间质细胞的数量[19]。青春期是一个以睾丸发育、促性腺激素释放激素的分泌、精子形成和获得生殖能力为特征的时期，也是内分泌激素对环境暴露的敏感期[20-21]。在雄性小鼠，青春期连续28 d的DEHP(0，125，250和500 mg/kg)暴露减少了减少了精子数量并且引起生精上皮组织学异常和细胞凋亡[22]，而且出生后28 d到42 d的DHEP暴露(50或者200 mg/kg)减少了睾丸的重量和生殖器之间的距离[23]，但是青春期更低水平(5或者50 g/kg)的DEHP对雄性小鼠血清中雄激素的水平和雄激素敏感组织的重量并没有产生影响[24]，表明DEHP对雄性激素和组织的影响具有明显的剂量—效应关系。

2 神经行为毒性

2.1 DEHP对海马的影响

性激素对于大脑的发育非常重要，因而环境内分泌干扰物可能会影响脑结构的发育和行为及认知过程。由于发育早期血脑屏障不成熟，因此在怀孕期或泌乳期，母本暴露DEHP和它的代谢产物可以通过胚胎或泌乳传递给后代，影响海马突触可塑性和生理机能，以及海马体介导的记忆行为[25]。海马是大脑边缘系统的重要组成部分，是学习记忆的重要脑区，研究发现产前小鼠暴露于DEHP(500和750 mg/kg)减少了海马齿状回、CA1区和CA2区的锥体细胞[26]，出生后(16 d到22 d)的DEHP暴露减少了海马CA3远端的轴突标记和齿状回和CA3区未成熟和成熟神经元的细胞密度[27]，而且青春前期小鼠暴露DEHP也阻碍了脑内神经元树突的发育，产生焦虑样行为[28]，这些结果也表明海马对DEHP具有敏感性。而海马结构的损伤也会影响海马内N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体。NMDA受体是兴奋性突触上的离子性谷氨酸受体之一，对突触连接的建立和正常的大脑功能至关重要。海马中的NMDA受体参与了长时程增强(LTP)，受雌激素和其他性腺激素的影响。雌激素参与海马兴奋性突触的形成，NR1存在于每个NMDA受体通道中，而NR2决定了NMDA受体在突触传递、突触可塑性和行为的特征[29]。据报道，NR2B在小鼠中的过表达不仅能促进突触增强，而且在各种行为中表现出更强的学习和记忆能力，表明NR2B在突触可塑性和记忆形成中至关重要[30]。文献报道，产前DEHP暴露引起海马神经元退化，并且降低海马内N-甲基-D-天冬氨酸受体NR1和NR2B的表达，损伤小鼠的空间学习记忆能力[27，31]。

2.2 DEHP对神经行为的影响

DEHP是一种性激素类的环境污染物，性激素不仅对于动物的性别分化有重要的作用，而且对于神经行为的发育和形成具有重要的影响，甚至影响子代的发育。DEHP具有拟雌激素作用，而雌激素在中枢神经系统中对人和实验动物的情绪、恐惧、焦虑、抑郁、认知和记忆等多种功能具有非常重要的调节作用[32]。雌激素的这些神经生物学反应被认为是通过两种不同的雌激素受体系统即ERα和ERβ发挥作用。围产期是脑发育的关键时期，在这一时期，雌激素不但调节性别的分化，而且对行为的发育也非常重要。泌乳期DEHP暴露(从怀孕7 d到21)减少了青春期和成年雌性雌激素受体的蛋白表达[33]。研究也发现，产前(怀孕10.5 d到出生)DEHP暴露增加了F3代成年雌性的焦虑样行为，但是对雄性没有影响，而且下调了成年雌性雌激素受体α基因(ERαmRNA)的表达，但是上调了雄性雌激素受体β基因(ERβmRNA)的表达[34]。青春期是另一个脑发育的关键时期，这一时期，性激素仍然持续影响个体的行为和大脑的发育[35]，青春前期(出生后21 d到42 d)DEHP暴露降低了纹状体ERβ蛋白的表达并引起雌性小鼠的焦虑，减少雌性小鼠的社会玩耍[36]。

DEHP不但具有拟雌激素作用，而且具有抗雄激素作用。雄激素对于调控雄性动物的繁殖和维持雄性特征具有重要的作用，而且对雄性动物的焦虑和社会行为的形成也具有重要的调控作用，而这些行为的调控主要与雄激素受体有关。Xu等[33]研究发现围生期DEHP暴露使雄性小鼠海马内雄激素受体(AR)蛋白的表达降低，并使小鼠产生焦虑抑郁样行为。Capela[24]通过对青春期雄性小鼠暴露于DEHP发现，此时期DEHP暴露减少了下丘脑视前区雄激素受体蛋白的表达，增加了焦虑样行为，并且影响了配偶偏好和配对行为，但是当成年雄性小鼠暴露于相同剂量的DEHP却没有产生这些方面的影响。李季穗等[28]也发现青春期DEHP暴露使雄性小鼠脑和血清中的雄激素水平降低，抑制了社会探究和社会交互能力并加剧焦虑抑郁状态。

多巴胺是一种非常重要的中枢神经递质，在一系列神经化学和神经生物学功能中起着关键作用，包括认知、性行为、运动性和情绪[37]，而DEHP暴露会对多巴胺系统产生影响。Hatcher等[34]研究发现，产前(怀孕10.5 d到出生)DEHP暴露通过下调F3代成年雌性多巴胺D2受体(D2R)的表达使雌性产生焦虑样行为，而在成年雄性，上调雄性多巴胺受体DR1(D1R)的表达，但是青春前期雌性小鼠暴露DEHP通过降低ERβ而抑制纹状体D2R的表达水平，增加小鼠的焦虑样行为，减少小鼠的社会探究行为[36]，而在雄性小鼠，青春期DEHP暴露降低了AR进而抑制D2R的表达，增加雄性小鼠的焦虑抑郁样行为并减少了社会行为[28]。

3 总结与展望

通过DEHP对哺乳动物生殖毒性的影响概述可以发现，DEHP的生殖毒性主要发生在发育期，可以表现在对动物生殖器官和组织的损伤、生殖细胞的损伤和凋亡，最终导致生殖力下降，对神经行为的影响主要是影响海马神经元和突出可塑性进而影响学习记忆，而且DEHP作为环境内分泌干扰物，主要影响动物体内性激素的水平而产生神经行为毒性，但是其毒性机制还不完全清楚，主要表现在以下两个方面：1)DEHP是一种性激素类环境内分泌干扰物，对雌性和雄性动物脑内的性激素受体产生不同的影响，对雌性来说，DEHP可影响脑内ERα和ERβ的作用，但在这两种受体在脑内分布广泛而且分布不同，如ERα主要分布于下丘脑腹内侧核、弓状核、下丘脑视前区和杏仁核等脑区，ERβ主要分布在下丘脑视前区、终纹床核、杏仁核、丘脑和海马等部位；对雄性来说，主要影响雄激素受体的水平，而雄激素在不同的脑区对行为的调控也是不同的，因此，DEHP如何调节其它脑区的ERs和AR的表达和活性，进而影响动物不同的行为还需进一步研究。2)由于行为的改变受脑内很多神经化学物质的调控，而且这些神经化学物质之间形成了一个很复杂的神经网络，它们通过相互作用影响动物的行为，因此，DEHP作为一种类激素化学污染物对脑内性激素受体的影响也会影响脑内其它内分泌物质，如在同一脑区(如纹状体)，雌激素受体和雄激素受体的改变也会调节多巴胺受体而共同调节行为过程，但是显然DEHP在这方面的研究还甚少，它们在其他脑区又是如何相互作用调节行为的表达也还需要深入的研究。

总之，DEHP对哺乳动物生殖系统的毒作用及其作用机制还不完全清楚，未来应该加强对DEHP的深入研究，同时由于DEHP的污染毒性较强，也需进一步开发安全可靠的替代物，进而减少对环境及生物的影响。