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外源性化学物在卵母细胞成熟中的作用【关键词】 危害物质;卵母细胞;减数分裂【摘要】 系统综述了外源性化学物对卵母细胞减数分裂成熟的影响及其作用机制。有研究表明，外源性化学物中的双酚丙烷、对叔辛基苯酚、邻苯二甲酸酯类、有机氯类、金属类等都可干扰正常卵母细胞的成熟过程，但各种外源性化学物的作用机制不尽相同。 【关键词】 危害物质;卵母细胞;减数分裂 Effect of xenobiotics on the maturation of oocytes ZHANG Ling 1 ，XIA Lei 2 ，WU Kun 1 . 1.De-partment of Nutrition and Food Hygiene，School of Public Health，Harbin Medical University，Harbin 150081，China;2.The First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China 【Abstract】 This paper reviewed the reverse effects of xenobiotics on the meiotic maturation process of oocytes and the mechanism.Reports showed that Bisphenol-A，p-tert-Octylpheno，Phthalate，organochlorine，metals and so on might interfere with ooctyes maturating process，but mechanisms wasdifferent. 【Key words】 Hazardous substances;Oocyte;Meiosis （Chin J Dis Control Prev2006，10（6）:597-600） 人类经历上个世纪的工业革命之后，有大量的化学物涌出，目前已有大约56万种化学物进入人类的日常生活中。随着科学研究的进展，越来越多的证据表明接触某些化学物会影响人类的生殖功能。卵母细胞的成熟是维持雌性生殖的一个重要生理过程，它有可能成为外源性化学物的作用环节。迄今，已有许多研究者研究了化学物对卵母细胞成熟的影响，旨在探讨外源性化学物的雌性生殖毒性作用机制，现已取得一定的进展，本文就对卵母细胞成熟有影响的外源性化学物及其作用机制进行简要综述。1 双酚丙烷（Bisphenol-A，BPA） BPA是合成环氧树酯和聚碳酸酯塑料的单体，受热时BPA单体易从聚合体中游离出来。BPA是一种环境雌激素样化学物，具有微弱的雌激素活性。Hunt等 1 在研究中偶然发现，BPA暴露可干扰小鼠体内卵母细胞成熟过程中染色体的行为，引起特异的减数分裂异常赤道板形成障碍，并阻断第一次分裂末期染色体的分离，引起多倍体卵母细胞的形成。进一步体内试验发现，短期、低剂量的暴露也可引起上述减数分裂的异常。体外试验证明，无论是在MI期还是MII期用BPA处理小鼠卵母细胞，都严重抑制减数分裂，并呈剂量反应关系，尤其以MII期更为显著，BPA还可影响MI期和MII期的纺锤体形成。还有研究表明，当受阻滞的卵母细胞从含BPA的培养基中取出，在无BPA条件下培养一段时间后，大部分细胞仍然进展到MII期，提示BPA对卵母细胞成熟的影响是可逆的 2 。关于BPA的作用机制，Hunt等 1 认为BPA可能是通过促进中心体蛋白的降解来干扰纺锤体微管的组装与染色体的分离。此外，BPA影响卵母细胞成熟的机制还可能涉及到Ca 2+ 依赖性信号系统。正常卵母细胞成熟过程，胞浆内会出现规则的钙震荡，参与调节卵母细胞的成熟。有研究表明BPA可干扰体外小鼠卵母细胞成熟过程中细胞内的钙震荡，延长钙震荡的时间，并引发不规则的钙震荡 3 。 2 烷基苯酚 烷基苯酚是一大类外源性化学物，是苯酚的烷基化产物，种类较多。环境中的烷基苯酚是烷基酚聚氧乙烯醚的主要降解产物，而烷基酚聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，主要用于生产洗涤剂和农药助剂，污染十分广泛。烷基苯酚类中的对叔辛基苯酚（p-tert-Octylpheno，OP）对卵母细胞成熟有明确的影响，OP同BPA一样，属于类雌激素化学物。有研究表明，在1g/ml和0.1g/ml的OP作用下培养24h后，牛卵母细胞几乎没有发生成熟，两组的成熟率分别为0.0%和2.7%，而对照组的成熟率为80.0%，在0.01g/ml OP低剂量组中仍有很大部分卵母细胞的减数分裂成熟受阻滞。至于OP作用机制，作者认为是OP可与内源性雌激素受体结合，发挥雌激素样功能 4 。但是，表现雌激素样活性与抑制卵母细胞成熟的具体途径尚不清楚。 3 邻苯二甲酸酯 邻苯二甲酸酯广泛应用于塑料合成和其它日常产品的生产，因而人类接触机会较多。在该类化学物中，研究较多的有邻苯二甲酸二-（2-乙基己基）酯（di=（2-ethylhexy）phthalate，DEHP）和邻苯二甲酸单-（2-乙基己基）酯（mono-2-ethylhexy phthalate，MEHP）。DEHP也属于内分泌干扰物，但与BPA和OP相反，DEHP具有抗雌激素活性。DEHP可通过食品包装材料和输血袋进入人体。MEHP是DEHP在体内的活性代谢产物，DEHP的生殖毒性可能是由MEHP引起的。 Anas等 5 的研究表明，无论用牛卵丘-卵母细胞复合体（cumulus-oocyte complex，COCs）还是裸卵进行体外实验，MEHP都可明显阻滞减数分裂进程，使细胞停滞于G2期。同时，研究者还发现阻断卵母细胞成熟所需的MEHP的浓度比输血者（由输血袋溶出，输血时进入人体）体内的更低，这暗示MEHP有可能会影响人或其他哺乳动物的生殖功能。该研究还发现，把受抑制的COCs放入不含MEHP的培养基中培养一段时间后，大多数卵母细胞又发育到MII期，这提示MEHP对卵母细胞成熟的抑制作用是可逆的。 关于DEPH和MEPH的作用机制，Treinen等 6 认为DEHP和MEHP作用COCs成熟的机制可能涉及到颗粒细胞中cAMP水平。在体外培养的COCs恢复减数分裂前，颗粒细胞内的cAMP会升高，高水平的cAMP可刺激颗粒细胞分泌卵母细胞成熟正向调节因子，促进卵母细胞成熟。Treinen等的研究结果显示，MEHP（100mmol/L）能降低颗粒细胞中cAMP水平达40%，同时MEHP还抑制颗粒细胞中孕酮的合成，并呈剂量效应关系，而孕酮 是卵母细胞，尤其是COCs减数分裂的激发因子。 所以MEHP可通过调节cAMP和孕酮的合成来影响卵母细胞成熟。但是，DEHP和MEHP以何机制抑制裸卵成熟还有待研究。 4 有机氯类 有机氯类化合物包括二口恶英（pohychlorinated biphenyls，PCDDs）、多氯联苯类（polychlorinated dibenzodioxins，PCBs）和有机氯农药类等，该类化学物的一个显著特点是在外界很难降解，在生态系统内形成蓄积，所以其毒性更加引起人类的重视。多数有机氯化合物属于环境内分泌干扰物，具有明确的生殖毒性，其中有部分化学物可影响卵母细胞的成熟过程。 4.1 PCBs PCBs是由大约209种分子组成的混合物，主要以工业废水和农业肥料的形式污染耕地和草地，它具有抗雌激素功能。PCBs对卵母细胞影响已有报道，Krogenaes等 7 研究显示，PCB126可降低体外牛卵母细胞的成熟率;PCB153虽然对卵母细胞成熟没有明显影响，但高浓度时也可降低卵的分裂能力。用Aroclor1254（由60多种PCBs同系物组成的混合物）处理猪COCs，会改变卵母细胞内线粒体的分布，减少胞质中微管系统，干扰卵母细胞与卵丘细胞之间的缝隙连接 8 。目前，有关PCBs影响卵母细胞成熟的分子机制仍不清楚，有待于进一步研究。 4.2 有机氯农药类 有报道称林丹、甲氧滴滴涕（methoxychlor，MXC）和六氯萘可明显抑制卵母细胞胚泡破裂（germinal vesicle breakdown，GVBD）的发生，进一步研究发现，这三种有机氯农药可干扰小鼠和海星卵母细胞MI期纺锤体的形成，阻止第一极体的释放 9 。所以，有机氯农药可明显抑制卵母细胞的成熟。有机氯农药对卵母细胞成熟影响的机制可能有:作用于卵母细胞表面的某些受体。通过竞争性结合细胞表面的受体，来抑制卵母细胞成熟正向调节信号的跨膜转导。如，聚氯酮、o，p-DDD（一种有机氯杀虫剂）可与一种成熟促进甾体（20-S）竞争结合卵母细胞表面的20-S受体，抑制20-S诱导的卵母细胞成熟 10 ;作用于与凋亡有关的调控途径，促进卵泡闭锁，从而影响卵母细胞成熟。在Borgeest等 11 的研究中，32mg/kg的MXC可明显增加小鼠卵泡闭锁数量，并呈剂量效应关系，进一步研究发现，MXC可增加卵泡内Bax（一种促凋亡因子）水平，下调Bcl-2（一种抗凋亡因子）的表达，另外，在Bax缺陷型小鼠中，MXC所诱导的卵泡闭锁得到缓解。所以，MXC可能是直接作用于卵泡中的Bcl-2和Bax途径，从而引起卵泡的闭锁。 5 金属类 5.1 镉 镉是人们生活中广泛接触的工业污染物，也是香烟中污染物之一。镉对雄性生殖功能有明确的毒作用，在雌性动物中，镉可干扰卵巢内分泌功能，对卵母细胞的成熟也有影响。 Leoni等 12 的体外实验结果表明，用CdCl2处理羊卵母细胞会明显抑制卵母细胞的成熟，对于成熟的卵母细胞，镉可干扰细胞的MII期停滞，促进卵母细胞孤雌活化。另外，还发现高浓度的镉可影响卵母细胞的存活。细胞外的Ca 2+ 可通过引起胞内钙贮存清空，来升高细胞内的游离Ca 2+ 水平 13 。这可能涉及镉与细胞表面特异的离子受体结合，而这种受体可能是重金属作用卵母细胞的一个途径。 5.2 汞 汞可干扰非洲蟾蜍卵内甾体合成关键酶的生成，改变参与调节卵细胞成熟的激素（如孕酮）分泌，调节卵母细胞的成熟过程 14 。有报道称汞能促进两栖类动物卵母细胞的减数分裂的启动，其作用可能是促进了Ca 2+ 从质膜向胞浆内的转移 15 。但硫柳汞可明显抑制小鼠GV期裸卵的减数分裂启动，使用药物（如岗田酸）激活蛋白激酶也很难抵抗这种作用，所以，这种抑制作用是不可逆的 16 。上面的矛盾可能有以下两种解释，一是因为两栖动物与哺乳动物卵母细胞减数分裂的启动信号不尽相同;再者是硫柳汞中含有巯基基团，有些巯基化合物（如巯基乙酸）可抑制卵母细胞体外成熟的作用，提示巯基可能是硫柳汞影响卵母细胞成熟的原因。 5.3 其他金属 砷可干扰小鼠体内卵母细胞减数分裂过程中的纺锤体的形成和染色体的排列，即使在8mg/kg（低于雌性小鼠可见副作用水平）情况下也会出现减数分裂的异常。高浓度锰能降低大鼠的生育能力和增加闭锁的卵泡数，提示它也有可能影响卵母细胞成熟的过程。有报道称从非洲蟾蜍中提取的一种镍结合性丝氨酸蛋白激酶抑制剂可诱导卵母细胞成熟，提示镍可能影响卵母细胞的成熟。但是，此种抑制剂会抵抗孕酮诱导的卵母细胞成熟，其机制有待进一步探讨。 6 其他 6.1 苯 研究显示经呼吸道吸入不同剂量的苯后，小鼠MII期卵母细胞非整倍体的比例相对于对照组明显增加，同时MI期阻滞率随着剂量的增加而上升，在喂饲实验中，研究者发现仅在高剂量组（3762mg/kg）中有MII期卵母细胞非整倍体 17 。 6.2 1，10-二氮菲 1，10-二氮菲是一种胞内重金属螯合剂，它可抑制孕酮诱导的非洲蟾蜍卵母细胞减数分裂的启动，令人费解的是1，10-二氮菲可同时激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated pro-tein kinase，MAPK）级联反应，而MAPK信号系统又是卵母细胞成熟的一个促进因素，如何解释这个矛盾还有待进一步探讨 18 。 6.3 巯基乙酸 巯基乙酸是种重要的化工原料，同时它也广泛应用于冷烫精、脱毛剂等。由于其日常接触者多为女性，所以巯基乙酸的雌性生殖毒性更受关注。近年来有研究表明，巯基乙酸可抑制小鼠卵母细胞的体外成熟，降低GVBD发生率和第一极体释放率 19 。但是，目前巯基乙酸对卵母细胞影响的分子机制仍不清楚，有待进一步研究。 总之，外源性化学物可通过直接或间接的方式作用于卵母细胞，产生的毒性表现也不尽相同。研究外源性化学物对卵母细胞成熟的影响，进而找出化学物作用卵母细胞减数分裂过程的分子机制，对于探讨外源性化学物生殖毒性的机制，并提出相应的干预措施有着重要的理论与实际意义。目前，国内外有关外源性化学物作用机制的研究较少。 【参考文献】 1 Hunt PA，Koehler KE，Susiarjo M，et al.Bisphenol a exposure causes meiotic aneuploidy in the female mouse J.Curr Biol，2003，13（7）:546-553. 2 Can A，Semiz O，Cinar O.Bisphenol-A induces cell cycle delayand alters centrosome and spindle microtubular organization in oocytes during meiosis J.Mol Hum Reprod，2005，11（6）:389-396. 3 Mohri T，Yoshida S.Estrogen and bisphenol A disrupt sponta- neousCa（2+）（i）oscillations in mouse oocytes J.Biochem Biophys Res Commun，2005，326（1）:166-173. 4 Pocar P，Augustin R，Gandolfi F，et al.Toxic effects of in vitro exposure to p-tert-octylphenol on bovine oocyte maturation and developmental competenceJ.Biol Reprod，2003，69（2）:462-468. 5 Anas MK，Suzuki C，Yoshioka K，et al.Effect of mono-（2-ethylhexyl）phthalate