孕期丙基对羟基苯甲酸酯暴露引发小鼠多代生殖功能障碍

编辑者: Katia Remezova Cath

一项发表在《自然·通讯》杂志上的开创性研究揭示了环境化学品对生殖健康的深远影响,这些影响不仅作用于直接暴露的个体,还会波及后代。该研究聚焦于一种普遍存在于个人护理产品中的防腐剂——丙基对羟基苯甲酸酯(propylparaben),并证实其孕期暴露可导致小鼠多代生殖功能障碍。这项研究极大地增进了我们对日常化学品暴露如何损害女性生育能力以及其长期后果的理解。

研究的核心在于卵巢储备减少(DOR)的概念,这是一种卵子数量减少、受孕几率降低的状况。虽然卵巢储备会随着年龄自然下降,但环境因素的干扰会加速这一过程,导致卵巢早衰。研究人员李等人运用分子生物学、生殖生理学及先进的表观遗传学分析方法,证明了孕期暴露于丙基对羟基苯甲酸酯会引发雌性后代的卵巢储备耗竭,这种现象不仅影响了直接暴露的一代,甚至延续到了至少两代之后。研究人员向怀孕小鼠在胎儿性腺发育的关键时期给予了不同剂量的丙基对羟基苯甲酸酯。对成年雌性后代的检查显示,其原始卵泡数量显著减少。定量评估结果表明,这种卵泡数量的减少与剂量呈正相关,即孕期暴露剂量越高,卵巢储备的减少越明显。更令人担忧的是,即使在未直接接触该化学品的F2和F3代小鼠中,研究人员也观察到了类似的卵泡数量减少现象,这有力地证明了存在一种可遗传的表观遗传机制在起作用。

在分子层面,研究深入探讨了暴露小鼠卵巢组织中DNA甲基化和组蛋白修饰模式的改变。这些表观遗传学的变化被认为会干扰调控卵泡发育、存活和凋亡的关键基因。特别是PI3K-AKT信号通路相关基因的失调,该通路是调控卵泡激活和生长的关键。这些基因的异常表达可能加速原始卵泡的过早激活和随后的耗竭,从而提前耗尽卵巢储备。此外,卵巢组织的转录组学分析揭示了负责抗氧化反应的基因表达普遍下调,表明其对氧化应激的敏感性增加,而氧化应激是导致卵巢衰老和卵泡减少的已知因素。这种多方面的分子攻击解释了卵泡数量减少和卵巢功能受损的表型结果。功能性生育能力测试也证实了这些分子层面的发现,与对照组相比,受影响的雌性小鼠的窝产仔数减少,且受孕间隔时间延长。

该研究最令人不安的发现之一是这些有害影响的跨代传递。研究设计包括让暴露的雌性小鼠与对照雄性小鼠繁殖,并评估连续几代后代(未直接暴露于丙基对羟基苯甲酸酯)的生殖参数。在这些后续世代中观察到的卵巢储备减少和表观遗传景观的持续改变,表明化学品暴露在生殖细胞系中诱导了可遗传的表观遗传突变。这一现象与日益增长的表观遗传遗传学研究相符,挑战了传统的遗传学范式,表明环境因素可在不改变DNA序列的情况下留下持久的印记。

这项研究的潜在转化意义是深远的。丙基对羟基苯甲酸酯因其抗菌特性而广泛存在于化妆品、洗发水、乳液甚至某些食品包装中。流行病学数据显示,对羟基苯甲酸酯与内分泌干扰有关,但要明确其因果关系一直充满挑战。这项小鼠模型研究提供了一个关键的生物学框架,表明孕期暴露于此类化合物可能跨代损害女性生育能力。鉴于全球不孕症发病率的上升和对卵巢早衰的担忧,重新评估对羟基苯甲酸酯的暴露限值和监管政策变得至关重要。

从公共卫生的角度来看,这项研究强调了提高对孕期环境暴露警惕性的必要性。胎儿期对内分泌干扰物极为敏感,在此期间的干扰可能直到很久以后才显现——有时甚至影响到从未直接接触过该化学品的后代。丙基对羟基苯甲酸酯在子宫内暴露可引发具有持久生殖后果的表观遗传修饰,这要求我们对其他常见化学品的类似机制进行进一步研究。研究团队还采用了尖端的单细胞测序技术,以前所未有的分辨率揭示了受丙基对羟基苯甲酸酯暴露影响的卵巢细胞群。这些分析显示了卵巢微环境的细胞组成变化和信号网络改变,这些都可能导致卵泡的减少。将此类先进的组学技术与传统的生殖生物学相结合,体现了解决复杂环境健康问题所需的多学科创新方法。

研究人员还强调了未来研究男性生殖参数的重要性,因为对羟基苯甲酸酯也与男性生殖毒性有关。涵盖两性及多代人的全面评估将能更好地界定对羟基苯甲酸酯所带来的生殖风险的全部范围。同时,应加强公众宣传活动,教育消费者了解广泛使用的防腐剂可能带来的生殖危害。

总之,李及其同事对孕期丙基对羟基苯甲酸酯暴露后果的细致剖析,标志着我们对化学品暴露对生殖健康长期影响认识的范式转变。识别出由常见防腐剂引起的跨代卵巢储备减少,不仅推动了环境生殖毒理学领域的发展,也引发了关于曾被认为安全的化学品的紧急辩论。通过揭示孕期丙基对羟基苯甲酸酯暴露的沉默遗产,这项工作呼吁立即重新评估监管框架,并重申保护后代免受看不见但具毁灭性生殖损害的承诺。

随着不孕症发病率的意外攀升和全球初次生育年龄的不断推迟,此类动物模型的研究为我们揭示了导致生殖能力下降的潜在环境因素。表观遗传学、发育毒理学和生殖医学的交叉领域,有望揭开生殖能力下降的复杂病因,催化新的预防和治疗策略。在此之前,对于广泛接触内分泌干扰化学品应保持谨慎,孕妇尤其需要提高警惕。

总之,李等人对孕期丙基对羟基苯甲酸酯暴露后果的细致分析,说明了发育中的女性生殖系统对环境化学品的脆弱性。所识别出的可遗传表观遗传修饰,为化学品损伤如何跨代传递并导致持久的生殖功能障碍提供了机制性解释。这项开创性工作促使我们重新审视日常化合物的安全特性,并引发了连接科学、政策和公共卫生的重要对话。最终,此类研究为创造一个更健康的未来铺平了道路,在这个未来里,生殖健康将免受我们现代环境中隐藏的看不见威胁的侵害。

来源

  • Scienmag: Latest Science and Health News

  • Nature Communications

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