内分泌干扰物与子宫内膜异位症Endocrine disruptors and endometriosis
突出点
子宫内膜异位症是一种育龄妇女的妇科炎症性疾病。
内分泌干扰物在子宫内膜异位症的发病机制中起潜在作用。
关于子宫内分泌干扰物在子宫内膜异位症中的作用的分子机制见解。
内分泌干扰物多氯联苯、二恶英、双酚 A 和邻苯二甲酸盐在子宫内膜异位症中的潜在作用。
摘要
子宫内膜异位症是一种激素依赖性炎症性妇科疾病,适用于育龄妇女。它的临床和病理特征是功能性子宫内膜的存在为子宫腔外的异质性病变。两大症状是慢性盆腔痛和不孕症,严重影响女性的生殖健康和生活质量。这一重要的个人和公共卫生问题强调了了解子宫内膜异位症发病机制的重要性。环境内分泌干扰化学物质 (EDCs) 是外源性物质,会干扰负责体内平衡、生殖和发育过程的激素的合成、分泌、运输、信号传导或代谢。子宫内膜异位症可能与暴露于 EDCs 有关。在这篇综述中,基于稳健的文献检索,我们选择了四种内分泌干扰物 (i) 多氯联苯 (PCB) (ii) 二恶英 (TCDD) (iii) 双酚 A (BPA) 及其类似物和 (iv) 邻苯二甲酸盐,以阐明它们在子宫内膜异位症发病机制中的关键作用。本综述中讨论的流行病学和实验数据表明,这四种 EDCs 激活与促炎、雌激素、孕激素、前列腺素、细胞存活、细胞凋亡、迁移、侵袭和子宫内膜异位症生长相关的多种细胞内信号通路。现有信息强烈表明,环境暴露于 EDCs(如 PCB、二恶英、BPA 和邻苯二甲酸盐)单独或共同导致子宫内膜异位症的病理生理学。需要进一步了解这些 EDCs 如何建立子宫内膜异位症的分子机制和治疗策略,以减轻这些 EDCs 在子宫内膜异位症发病机制中的影响。此外,了解这些 EDCs 在子宫内膜异位症发病机制中的交互作用将有助于调节育龄妇女对这些 EDCs 的暴露。1、引言
子宫内膜异位症是一种雌激素依赖性和孕激素耐药性的育龄妇女妇科炎症性疾病。子宫内膜异位症的患病率在育龄妇女中约为 5-10%(真实数据应远高于此,子宫内膜异位症是一个色谱带,在女生自然衰老中可以表型,基于分子病理生理和表型证据链,半数或以上女性存在子宫内膜异位症及其相关疾病如肌瘤,腺肌症,内膜息肉等,或脸黄,贫血,子宫异常出血,卵巢功能减退,黄体功能不足,经前期综合征等等,相关内容可以参阅前期较多文章,如:子宫内膜异位症研究进展与若光观点合集(19-23)EMS是雌激素介导的免疫炎症反应,使之具有独一无二的特征(三),以及本长文的前面相关文章及待发内容等,共同与子宫内膜异位症在病理生理上形成生殖破坏与女性衰老的密切关联),在生育能力低下的女性中增加到 20-30%,在患有疼痛和不孕症的女性中,子宫内膜异位症的患病率增加到 40-60%。子宫内膜异位症的临床和病理特征是功能性子宫内膜的存在为子宫腔外的异质性病变或表型。在出现临床表现时,大多数女性已经患有活动性子宫内膜异位症 8-10 年,这些女性中的大多数会出现盆腔疼痛、不孕和疾病复发。目前的抗雌激素疗法只能在短时间内开处方,因为对月经、怀孕和骨骼健康有不良副作用,并且无法防止复发。子宫内膜异位症的发病机制是生殖医学中的一个谜。迄今为止,已经提出了多种理论来解释子宫内膜异位症的病理生理学。最被广泛接受的假说由 Sampson 于 1921 年首次提出,即有活力的子宫内膜组织碎片在月经期间通过输卵管逆行进入盆腔。“内分泌干扰化学物质(endocrine disrupting chemicals, EDCs)”一词于1991年在威斯康星州的Wingspread会议中心正式提出。EDCs 是外源性物质,会干扰负责体内平衡、繁殖和发育过程的激素的合成、分泌、运输、信号传导或代谢。环境中常见的一些 EDCs 是:(i) 多氯联苯 (PCB);(ii) 多溴联苯 (PBB);(iii) 2,3,7,8-四氯二苯并对二恶英 (TCDD);(iv) 塑料,如双酚 A (BPA);(v) 增塑剂,如邻苯二甲酸盐(plasticizers such as phthalates);(vi) 杀虫剂,如甲氧氯(methoxychlor,甲氧DDT)、毒死蜱(chlorpyrifos)、二氯二苯基三氯乙烷 (DDT,dichlorodiphenyltrichloroethane);(vii) 杀菌剂,如长春唑啉(vinclozolin,农利灵,乙烯菌核利);以及 (viii) 药物化合物,如己烯雌酚 (DES)。EDCs 通过各种受体发挥作用,包括核受体、神经递质受体或孤儿受体 [王静:子宫内膜异位症是雌激素介导的免疫炎症反应(一)(EMS国际研究进展荟萃与若光观点合集),2007 年,Louis 和 Cooney 提出了一个理论,即“环境因素”会干扰女性生殖系统的发育,从而导致生育能力受损。新兴研究表明,EDCs 在广泛的妇科疾病和病症中发挥作用,如子宫功能障碍、输卵管功能障碍、泌尿生殖系统异常、种系异常、后代跨代缺陷和不孕症。最近的研究表明,EDCs 可能通过多种机制在子宫内膜异位症的发病机制中发挥潜在作用。本综述的目的是:(i) 总结最近关于 EDCs 在子宫内膜异位症病因中的作用的流行病学发现;(ii) 提供有关 EDCs 在子宫内膜异位症中的作用的机制见解;(iii) 将实验室结果与患有子宫内膜异位症的女性的健康状况相关联。本综述中讨论的 EDCs 是 (i) 多氯联苯(PCB);(ii) 二恶英 (TCDD);(iii) 双酚A(BPA)和(iv)邻苯二甲酸盐(增塑剂,plasticizers such as phthalates)。(i) 文章纳入/排除标准:有多种EDCs与子宫内膜异位症的发生发展有关,但超出了本综述的范围。本综述主要关注PCBs、二噁英(TCDD)、BPA和邻苯二甲酸酯这四种EDCs在子宫内膜异位症中的作用。这四种EDCs与子宫内膜异位症的关系已得到广泛研究,大量的实验室证据和流行病学研究表明,这些EDC与子宫内膜异位症存在正相关关系。我们讨论了这四种EDC在子宫内膜异位症病理生理中的可能机制(如免疫、炎症和氧化应激途径)。(ii) 检索策略:通过在PubMed数据库和谷歌学术上使用“多氯联苯和子宫内膜异位症”、“二噁英和子宫内膜异位症”、“双酚A和子宫内膜异位症”、“邻苯二甲酸酯和子宫内膜异位症”等关键词,进行了系统的文献检索,以确保全面的审查。检索截止日期为2022年8月。我们考虑了包括流行病学研究和实验研究在内的原始研究文章,这些文章讨论了子宫内膜异位症预后的潜在机制途径,以及综述文章。从文献中选取的文章符合系统评价和荟萃分析指南(PRISMA)的规范[46],并且研究选择和资格标准在附录材料表1中进行了总结。多氯联苯(PCBs)是一种稳定的、不易燃的工业化学品,属于多卤芳烃(PHAHs)。多氯联苯含有1 - 10个氯原子,它们与两个苯环相连,并在1,1 '位置由碳-碳键连接,形成联苯结构。多氯联苯通常是在制造过程中产生的,由联苯与氯气的亲电氯化作用形成。自1929年以来,多氯联苯主要用作工业和商业应用的冷却剂和润滑剂,并于1977年出于对其生物毒性的关注而终止使用。美国环境保护署(EPA)认为多氯联苯是“可能的人类致癌物”。人类接触多氯联苯主要是通过饮食摄入。多氯联苯的亲脂性使其不易降解,从而导致其在脂肪组织中的生物积累,并随后在食物链中进行生物放大。多氯联苯具有很强的持久性,因为它们强烈地附着在尘埃颗粒上,蒸发并通过雨水沉淀回地球。多氯联苯在人血清中的生物半衰期约为10年。多氯联苯由209个可能的同系物组成。在PCBs同系物中,2,2 ',3,4,4 ‘,5-六氯联苯(PCB-138), 2,2 ’,4,4 ',5,5 ' -六氯- 1,1 ' -联苯(PCB-153)和2,2 ',3,4,4 ',5,5 ' -七氯联苯(PCB-180)占人血清中PCB总含量的50-80%。图1. 子宫内膜异位症中的PCB信号传导:PCB进入细胞。在经典信号传导中,PCB与细胞质中的芳香烃受体(AhR)、热休克蛋白(HSP90)、p23和乙型肝炎病毒X-相关蛋白(XAP2)的复合物结合。在PCB激活下,AhR从伴侣复合物解离,转移到细胞核中,与AhR核转位因子(ARNT)形成异二聚体。然后,AhR-ARNT复合物与靶基因启动子的外源物响应元件(XRE)结合,并诱导转录。在非经典信号传导中,PCB-AhR-ARNT复合物与雌激素受体α(ER-α)相互作用,与靶基因的雌激素反应元件(ERE)结合,并调节雌激素依赖性基因转录。对于甲状腺激素受体(TR)信号传导,PCB与TR/视黄醇X受体(RXR)异二聚体复合物结合,导致TR的构象变化,并释放核受体核心抑制剂(CoR)。其他共激活因子如CoA会被招募到TR/RXR异二聚体中,导致复合物与特定的核苷酸序列结合,该序列被称为甲状腺激素反应元件(TRE),位于其靶基因的启动子区域,并诱导转录激活。如图1 所示,PCB通过芳香烃受体(AhR)发挥生物学作用。AhR是一种配体激活的转录因子,属于基本螺旋-环-螺旋-PAS(bHLH-PAS)家族蛋白质。AhR在生殖组织中大量表达。AhR已在人类子宫内膜的腺上皮细胞和增生期子宫内膜的间质细胞中被检测到,并且这两种细胞的胞质和核内均表达AhR。AhR也存在于肥大细胞(MCs)中。AhR激活后,MCs会产生白细胞介素和活性氧物种(ROS),从而促进与子宫内膜异位症相关的炎症。在无活性状态下,AhR以与伴侣蛋白结合的多蛋白复合物的形式存在于胞质中。在配体结合后,伴侣蛋白解离,导致AhR转移到核内并与ARNT蛋白二聚化。ARNT复合物与靶基因调控区域内的5'-GCGTG-3'核心共识序列定义的外源物响应元件(XREs)/二恶英响应元件(DRE)结合,调节由这些元件控制的基因的表达。AhR-ARNT-XRE调节多种基因的表达,包括I和II期外源物代谢酶,如Cyp1a1、Cyp1a2、Cyp1b1和Gst-ya。近年来鉴定出的各种AhR靶基因中,其中一些缺乏明确定义的XRE,这表明AhR可以通过非经典信号通路发挥作用,即调节缺乏XRE的基因。激活的AhR-ARNT二聚体可与未结合配体的雌激素受体结合。这种干扰导致未结合的雌激素受体和共激活剂p300招募到雌激素响应基因启动子上,并导致转录激活和雌激素效应。PCBs是公认的甲状腺激素(TH)干扰物,PCBs模仿甲状腺激素和其他甾体激素。PCBs与TH在结构上具有相似性,可以作为TH受体激动剂或拮抗剂,这取决于PCB的同系物。一些研究报告称,PCBs,特别是对位取代的PCBs可能更具神经活性,可以通过干扰TH信号通路来改变依赖于甲状腺的脑发育。横向取代的氯代PCBs,如meta和para-PCBs,尤其是在羟基化后,可以作为甲状腺素(T4)结合蛋白(如球蛋白、前白蛋白和白蛋白)的结合配体。横向取代还会导致环境持久性延长,因此环境中发现的许多PCBs同系物很可能会影响甲状腺。TH受体(TRs)属于核激素受体超家族,至少包含五个结构域:(1)氨基端的A/B结构域,含有AF-1功能;(2)高度保守的DNA结合或C结构域;(3)铰链区或D结构域,核心抑制剂在此结合;(4)配体结合或E结构域;(5)羧基端的AF-2或F结构域。不同的TR异构体——TRα1、TRβ1和TRβ2在DNA结合和配体结合结构域之间具有很强的同源性,但在氨基端结构域之间存在差异。TRs是配体激活的转录因子,在配体(如三碘甲状腺原氨酸(T3))存在的情况下,通过与已知的甲状腺激素反应元件(TREs)结合来介导激素作用。在三种TR中,TR-β2可以在不依赖于T3的情况下对TREs产生更大的激活作用。即使在没有配体的情况下,它也可以通过AF-1结构域与甾体受体协同因子(SRC1)、C反应蛋白结合蛋白(CBP)和CBP相互作用蛋白(p/CIP)结合,并招募协同因子进入转录复合物。实验研究表明,PCB暴露会降低大鼠体内的T4水平。一些研究认为,PCB通过抑制TH脱碘酶(DIO)和硫转移酶(SULT)酶的活性以及竞争性地抑制T4与转铁蛋白(TTR)的结合,导致甲状腺功能减退状态。用Aroclor 1254或PCB单体3,3',4,4'-tetraCB和3,3',4,4',5,5'-hexaCB对大鼠进行孕期暴露,会导致晚孕期和新生大鼠的血浆T4水平显著降低,直至断奶。有大量报告表明,多氯芳香烃(PHAHs)会对人类的甲状腺激素产生干扰效应。对于通过饮食摄入PHAH的孕妇而言,观察到母乳中PHAH含量与血浆T4和T3水平之间存在统计学上的显著负相关。此外,在子宫内和哺乳期暴露于PHAH后,新生儿的血浆TSH水平会升高,T4水平会出现增加和减少的情况。职业或意外暴露于较高水平的PCBs或多溴联苯(PBBs)也会改变人体血清T4水平。PCB的作用机制如图1所示。一些基于人群的研究已经提出了多氯联苯在人类子宫内膜异位症发病中的作用。一项流行病学研究探讨了接触联苯/多氯联苯与女性腹膜子宫内膜异位症和直肠阴道腺肌病的可能关系。空腹一晚后检测患者血清中多氯联苯或非二恶英样多氯联苯水平,子宫腺肌症(n = 10)患者血清中多氯联苯浓度为~320 ng/g,子宫内膜异位症(n = 7)患者血清中多氯联苯浓度为~200 ng/g,对照组(n = 10)由年龄匹配且骨盆检查正常的育龄妇女组成,血清中多氯联苯浓度为~180 ~ 190 ng/g。意大利罗马的一项病例对照研究阐明了多氯联苯暴露与女性子宫内膜异位症发生之间的风险,该研究包括80名子宫内膜异位症患者和78名无子宫内膜异位症且无母乳喂养史的女性(18-45岁)。对照组包括无不孕症或盆腔疼痛的妇女,腹膜活检中没有子宫内膜异位症的组织学特征,并且正在进行腹腔镜检查以检查良性妇科疾病。该研究发现血清多氯联苯浓度如DL-PCB-118和NDL-PCB138、153、-170与子宫内膜异位症之间存在关联。Ploteau等人的另一项研究探讨了多氯联苯暴露与女性伴有或不伴有卵巢子宫内膜异位症的深浸润性子宫内膜异位症的发生之间的潜在关联。病例55例,年龄18-45岁,临床检查首次手术诊断为深部浸润性子宫内膜异位症(DIE),其中26例同时出现卵巢子宫内膜异位症(OvE)。对照组(n = 44)年龄匹配,咨询其他良性妇科疾病(输卵管结扎、生殖脱垂手术、卵巢囊肿切除术),没有任何临床症状,如慢性盆腔疼痛、痛经、性交困难或不孕史,在没有侵入性探查的情况下排除了死亡的诊断。研究发现,深度浸润性子宫内膜异位症与几种持久性有机污染物(POP)的脂肪组织暴露标志物(如PCB-105、-114、-118、-123、-169和PBB-153)之间存在显著关联。重要的是,PCB-169和PCB-114与合并卵巢子宫内膜异位症的死亡(n = 26)高度相关,而非合并卵巢子宫内膜异位症的死亡(n = 29)和无子宫内膜异位症的死亡(n = 44)。多氯联苯还会干扰子宫内膜异位症患者的免疫功能。外周血自然杀伤(NK)细胞介导的细胞毒性和细胞因子的产生,如白细胞介素(IL)-1β和IL-12,在子宫内膜异位症患者血清PCB水平升高[ΣPCBs 330 ng/g脂基,n = 10]与子宫内膜异位症无患者[ΣPCBs 160 ng/g,脂基,n = 8]相比下调。所有入选的受试者均为未生育的女性,其中10名女性经腹腔镜和组织学检查证实患有子宫内膜异位症,8名女性(对照组)因其他妇科疾病接受了腹腔镜治疗。总之,这些流行病学研究结果表明,多氯联苯暴露可能会增加女性子宫内膜异位症的风险。有几项流行病学研究表明多氯联苯与子宫内膜异位症无关联。这些模棱两可结果的主要原因可能包括研究设计、研究人群(如环境、饮食习惯、年龄、体重、胎次、血脂等)的差异。多氯联苯具有强亲脂性,在食物链中被生物放大,在人体内积累。因此,有意义的分析结果比较应采用总血脂水平校正。研究评估了不同的样本类型,如血清、网膜或顶叶脂肪组织,它们的脂质含量不同[108]。此外,由于分析和检测中选择的PCB同系物不同,不同作者得出的结论也可能不同。Birnbaum实验室的一项早期研究考察了多卤代芳烃(PHAH)s、多氯二苯并对二恶英、二苯并呋喃和联苯对小鼠子宫内膜异位症病变生长的影响。给B6C3F1小鼠注射多卤代芳烃(PHAHs) [PCB153;PCB126;2,3,4,7,8-五氯二苯并呋喃(4- pecdf);1、3、6、8 - TCDD;和2,3,7,8- tcdd]共5次,每次给药间隔3周,为期15周的研究。在第二次给药的一周(第4周),手术诱导子宫内膜异位症,在最后一次给药的三周后(第18周),对小鼠实施安乐死。暴露于2,3,7,8- tcdd, PCB-126和4-PeCDF会增加子宫内膜异位症病变的生长。2,3,7,8- tcdd, PCB-126和4-PeCDF对AhR的结合亲和力最强,这是通过体外乙氧基间苯二酚- o -去乙基酶(EROD)酶测定确定的,EROD酶是AhR在配体结合时激活的标志。相比之下,不增加子宫内膜异位症病变直径的化合物,如1,3,6,8- tcdd和PCB-153,对AhR的亲和力较弱。这些结果表明,PHAH通过ahr介导的机制促进子宫内膜异位症。Arnold等人的一项研究确定了摄入一种称为Aroclor®1254的多氯联苯同系物混合物(一种平均氯含量约为54%的单通七氯化联苯同系物混合物)对恒河猴(Macaca mulatta)的毒性作用。在为期6年的研究中,80只月经期猕猴(年龄:11.1±4.1 (SD)岁)被平均分配为每公斤体重每天服用0 μg、5 μg、20 μg、40 μg或80 μg的Aroclor®1254。这里讨论的数据是在给药后(每天给药)的前3年观察/繁殖前阶段获得的。3年后,经腹腔镜检查和尸检资料证实,有几只猴子出现子宫内膜异位症、子宫腺肌症或子宫平滑肌瘤。然而,该研究没有提供确凿的证据,证明摄入Aroclor®1254剂量与观察到的子宫内膜异位症发病率之间可能存在联系,对照组为37%(6/16),治疗组为25%(16/64)。Huang等人研究了两种多氯联苯,二恶英样(CB126,毒性最强的同系物)和非二恶英样(CB153,环境中最突出的同系物)对子宫内膜或子宫内膜异位症的影响。本研究中使用的体外(0.3和3 μM)和体内(30和300 ng/g) CB126暴露剂量与人群中检测到的水平相关。在子宫内膜基质细胞中,CB126显著增加17β-雌二醇(E2)的生物合成,并与17β-羟基类固醇脱氢酶7水平呈剂量依赖性,其作用是由AhR介导的。CB126显著刺激IL-6、IL-8等促炎因子的分泌。它还减少了作为子宫内膜内源性抗炎介质的脂素A4 (LXA4)的产生。在pcb处理的子宫内膜异位症小鼠模型中,CB126增加了腹膜液中的E2和炎症介质,并增加了子宫内膜异位症病变的发展。这些结果表明二恶英样多氯联苯在子宫内膜异位症的发生过程中通过AhR诱导雌激素和炎症反应。Hu等人的另一项有趣研究探讨了PCB-104[一种非二恶英样(NDL)-PCB同系物]对子宫内膜基质细胞迁移、侵袭、增殖和相关基因表达的影响。从24例子宫内膜异位症患者和29例无子宫内膜异位症患者中收集异位子宫内膜组织(n=53)。子宫内膜基质细胞分别暴露于2 μmol/L、5 μmol/L和10 μmol/L浓度的PCB-104 (2 ×103 μmol/L、0.2 μmol/L和1 μmol/L)下。暴露于多氯联苯-104可促进两组子宫内膜基质细胞的迁移和侵袭。PCB-104增加基质金属蛋白酶(MMP)- MMP-3和MMP-10 mRNA和蛋白的表达,两组子宫内膜间质细胞的差异并呈剂量和时间依赖性。此外,PCB-104通过抑制表皮生长因子(EGFR)信号通路减轻了对MMP-3表达的影响。综上所述,这些结果表明PCB-104通过EGFR、MMP-3和MMP-10介导的机制促进人子宫内膜基质细胞的迁移和侵袭。总之,本节回顾的流行病学和实验数据支持多氯联苯在子宫内膜异位症发病中的作用。二恶英是一组氯化有机化学品,包括多氯二苯并二恶英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。大多数类二恶英化合物是在自然界中发现的不完全燃烧过程的副产品,如焚烧、石油或燃煤电厂的排放,以及燃烧氯代化合物如多氯联苯。人类和动物通过环境、职业、意外污染或摄入受二恶英污染的食物而暴露于类二恶英化合物。二恶英类化合物具有强烈的亲脂疏水性,容易在人和动物的脂肪组织中积累,成为机体负担。部分二恶英在进入体内后被代谢和消除,其余部分二恶英在体内脂肪中储存(生物蓄积)。细胞色素P450超家族在代谢和消除体内二恶英类化合物中起关键作用。在210种类似二恶英的化合物中,只有17种被列为有毒物质。其中,含有4个氯原子的分子TCDD(2,3,7,8-四氯二苯并-对二恶英)具有最高的毒性潜力。世界卫生组织(WHO)将TCDD定为毒性等效系数(TEF)为1。TCDD的生物半衰期在人体内为7-12年,在小鼠体内为11天,在大鼠体内为20天,在恒河猴体内为391±88天。AhR信令在PCB部分详细介绍。AhR是TCDD的主要靶点。简而言之,失活形式的AhR与热休克蛋白90、共伴侣蛋白p23和HBV x相关蛋白2 (XAP2)分离并隔离在细胞质中。TCDD暴露导致AhR与配体结合,引起构象变化、核易位和AhR活化。AhR信号网络是TCDD发挥作用的关键因素之一。此外,AhR和ER信号通路之间的串扰也参与二恶英的作用。二恶英被认为是持久性有机污染物,不易被生物降解,在环境中降解非常缓慢。二恶英的平均半衰期估计为7.2年。EPA估计,典型的人类接触二恶英的90%是通过摄入动物脂肪——肉类、鱼类、贝类和乳制品。由于这些化合物在体内的长期积累,二恶英的身体负担通常会随着年龄的增长而增加。用TCDD治疗大鼠后,血清T4浓度显著降低,T3水平呈剂量依赖性升高。T4和TCDD具有一些共同的分子特性,使它们能够成为T4特异性结合位点的有效竞争性结合配体。一些证据表明AhR和TR信号通路之间存在相互串扰。一项将TCDD和T3共同孵育于正常和癌症人肝细胞的研究表明,T3以剂量依赖的方式增强了TCDD诱导的AhR依赖性荧光素酶活性,表明AhR和TR之间存在转录串扰。TCDD作用的分子机制如图2所示。图2:TCDD在子宫内膜异位症中的信号传导:TCDD进入细胞。在经典信号传导中,TCDD与细胞质中的芳香烃受体(AhR)、热休克蛋白(HSP90)、p23和乙型肝炎病毒X-相关蛋白(XAP2)的复合物结合。在TCDD激活下,AhR从伴侣复合物解离,转移到细胞核中,与AhR核转位因子(ARNT)结合。然后,AhR-ARNT复合物与二恶英反应元件(DRE)结合并诱导转录。TCDD激活的AhR/ARNT复合物直接与雌激素受体α(ER-α)相互作用,与目标基因的雌激素反应元件(ERE)结合,并在交叉通路中调节雌激素依赖性基因转录。对于甲状腺激素受体(TR)信号传导,TCDD与TR/视黄醇X受体(RXR)异二聚体复合物结合,促进TR的构象变化,导致核受体核心抑制剂(CoR)的释放。其他共激活剂如CoA会被招募到TR/RXR异二聚体中,导致复合物与特定的核苷酸序列结合,该序列被称为甲状腺激素反应元件(TRE),位于其靶基因的启动子区域,并诱导转录激活。4、3、TCDD在子宫内膜异位症发病机制中的潜在作用
4、3、1 流行病学研究
一些流行病学研究报道了TCDD暴露与人类子宫内膜异位症之间的联系。子宫内膜异位症的发病率在发达国家显著增加,这可能是由于二战以来工业二恶英污染的增加。比利时普通人群接触二恶英的程度高于大多数工业化国家。1989年,世界卫生组织的一项研究表明,在比利时妇女的母乳中检测到二恶英(29.2-62.7 ng, TEQ/kg =每千克乳脂的毒性当量),这是世界人口中有记录以来最高的。1991年的另一项研究表明,在比利时约60-80%的妇女中,子宫内膜异位症是骨盆疼痛或不孕的主要原因。重要的是,一种严重形式的子宫内膜异位症(浸润性子宫内膜异位症)的首次发病率最初是在比利时女性中报道的,浸润深度超过腹膜下5mm。在此期间,比利时妇女子宫内膜异位症的高发生率可能是由于普通人群接触二恶英的环境增加所致。
1976年,意大利塞韦索(Seveso)发生了一起化工厂爆炸事件,在历史上被称为“塞韦索灾难”。事故造成超过30公斤的TCDD和其他化学物质扩散到约18平方公里,这是有记录以来居住人类接触二恶英的最高水平。一项以人口为基础的历史队列研究,即Seveso妇女健康研究(SWHS),是在爆炸发生20年后进行的。本研究的目的是确定TCDD暴露与人类子宫内膜异位症之间是否存在关联。1976 - 1980年间,居住在Seveso地区的女性患者(n=601,爆炸时年龄≤30岁)被纳入研究。为了评估TCDD暴露,在事故发生后不久收集的19名子宫内膜异位症妇女和277名对照妇女的血清中测量了TCDD水平。与TCDD≤20 ppt(低暴露组)相比,血清TCDD水平为20.1 ~ 100 ppt(中等剂量组)和> 100 ppt(最高剂量组)的女性相对风险比(RRRs)分别为1.2 (90% CI = 0.3 ~ 4.5)和2.1 (90% CI = 0.5 ~ 8.0)。结果显示,血清TCDD水平为100 ppt或更高的女性发生子宫内膜异位症的风险增加了一倍,但不显著。Seveso妇女健康研究发现,1976年工业爆炸后不久采集的血清中TCDD浓度与大约20年后妇女血清总T4水平呈负相关。1996年,作者在Seveso爆炸发生时处于月经前期的女性中发现了二恶英与甲状腺激素相关的更有力证据,这表明下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴特别容易受到青春期前内分泌调节的影响。以色列的一项病例对照研究发现,在普通人群中,子宫内膜异位症与TCDD暴露之间存在联系。1991-1995年,在耶路撒冷对44名患有子宫内膜异位症的不孕妇女(研究组)和35名年龄相匹配的输卵管性不孕妇女(对照组)的血液中TCDD进行了测量。研究中的所有妇女在过去10年里都生活在耶路撒冷地区,因此被认为暴露在相似数量的环境二恶英中。44名子宫内膜异位症患者中有8名(18%)血液样本中二恶英呈阳性,而对照组中只有1名(3%)血液样本呈阳性(P = 0.04, OR = 7.6, 95% Cl: 0.87-169.7)。总之,这些流行病学研究表明,二恶英暴露与女性发生子宫内膜异位症的风险之间存在潜在联系。少数研究未观察到二恶英类化合物与子宫内膜异位症的发生有显著关联。造成这种差异的原因可能是由于几个因素,如年龄、子宫内膜异位症的阶段、病变表型、疼痛症状以及与其他妇科疾病的合并症。4、3、2、实验性研究
1977年,Rier等人报道了慢性TCDD暴露与雌性恒河猴(Macaca mulatta)子宫内膜异位症之间可能存在的关联。从1977年到1982年(15岁),研究人员每天给24只6-10岁的恒河猴(n = 24)以0、5或25 ppt (n = 8 /剂)的剂量给药。停用TCDD日视为第0天。在皮下(或肠系膜)脂肪活检样本中监测TCDD的生物积累,这些样本分别来自分娩时的孕妇、断奶时的后代以及0和6个月时的非妊娠对照母亲,并每3个月进行一次监测。25 ppt组(n = 7) TCDD在皮下(或肠系膜脂肪)的估计平均半衰期为391±88天。此外,TCDD通过母乳分泌,在哺乳的前四个月测量。1992年,TCDD使用终止十年后,通过手术腹腔镜评估TCDD对子宫内膜异位症严重程度的影响。1989年,25 ppt治疗组的第一只猴子因广泛的腹膜子宫内膜异位症和结肠阻塞而死亡。1991年,25 ppt组的第二只猴子因广泛的腹膜子宫内膜异位症和空肠阻塞而死亡。1992年,25 ppt组的第三只猴子因严重的腹膜子宫内膜异位症死亡。在这项研究中,子宫内膜异位症在5 ppt组中有71%,在25 ppt组中有86%,而对照组(0 ppt)为33%。有趣的是,中度至重度子宫内膜异位症在5 ppt组中占43%,在25 ppt组中占71%。对照组(0 ppt)未发现中度至重度子宫内膜异位症。这些结果表明子宫内膜异位症的发生率和严重程度与TCDD暴露剂量直接相关。2000年,Yang等人研究了亚慢性TCDD暴露是否促进食蟹猴(Macaca fascicularis)手术诱导的子宫内膜异位症病变的生长。在月经周期的12-14天,将5个等大小(4 ×1 mm2)的子宫内膜条自动移植到7-10岁的猴子盆腔的各个部位。在子宫内膜异位症诱导24 h后,将实验猴分为4个治疗组,分别以0、1、5和25 ng/kg (n = 6/剂量)的明胶胶囊给予TCDD,每周5天,持续1年。实际给药剂量分别为0、0.71、3.57和17.86 ng/kg/d。在月经周期的黄体前期至中期,通过腹腔镜和尸检分别监测子宫内膜异位症病变的生存期,时间间隔分别为1、3和6个月和12个月。结果表明,与对照组相比,低剂量TCDD (1 ng/kg)可抑制子宫内膜异位症病变的生长。然而,低剂量组和对照组的子宫内膜异位症病变生存率不受TCDD的影响(分别为20%和16%)。与对照组(0 ng/kg)的16%相比,高剂量TCDD促进子宫内膜异位症病变在5 ng/kg和25 ng/kg组的存活率分别为26.7%和33.3%。重要的是,与对照组相比,高剂量组(25 ng/kg)观察到更大的子宫内膜异位症病变。这些结果提示TCDD对子宫内膜异位症病变的生长和存活具有剂量依赖性。Osteen等研究了TCDD暴露对体外人子宫内膜PR-B/PR-A比值和细胞特异性MMP表达的影响。从正常人子宫内膜活检标本中分离出子宫内膜间质细胞和上皮细胞。上皮细胞在基质包被的插入过滤器上生长,基质细胞在板中培养。在第一个系列实验中,分别用TCDD(0、0.1、1、5、10和20.0 nM)处理人子宫内膜共培养3天,测定PR的表达。TCDD治疗降低了PR-B相对于PR-A (mRNA和蛋白)的表达,并呈剂量依赖性。在第二组实验中,将人子宫内膜共培养物分别用(i)雌二醇-E2 (1 nM)、(ii) E2 (1 nM) +TCDD (10 nM)、(iii) E2 (1 nM) +孕酮-P4 (500 nM)和(iv) E2 (1 nM) + P4 (500 nM) +TCDD (10 nM)处理5-6天。在培养结束时(5-6天)收集条件培养基,分析MMP-3和MMP-7的表达。TCDD显著提高E2 + P4共培养中MMP-3和MMP-7蛋白的表达。然而,TCDD没有改变E2处理的共培养中MMP-3和MMP-7蛋白的表达。总之,这些发现有力地支持了TCDD在孕酮介导的基质和上皮细胞中MMP-3和MMP-7的下调以及基质细胞中PR-B表达的降低中的作用。暴露于TCDD后,MMP-3和MMP-7的表达增加,可能破坏子宫内膜间质-上皮的正常交流模式,导致子宫内膜异位症的侵袭性。Osteen和同事进一步研究了产前暴露TCDD对成人子宫内膜异位症样子宫表型发展的影响。总之,雌性C57BL/6小鼠(n = 5-6 /组)在不同发育阶段暴露于TCDD。(i) 小鼠在妊娠第15天灌胃TCDD (10 μg/kg), (ii) 4周龄的青春期前处女雌性,(iii) 9周龄的青春期处女雌性。部分小鼠在两个发育阶段额外暴露于TCDD (10 μg/kg)。无论暴露状态如何,所有雌性幼鼠在12周龄时切除卵巢,并皮下植入缓释雌二醇胶囊(8毫克)。雌激素治疗6天后,一半小鼠皮下注射含有孕酮(25 μg)的缓释胶囊。所有小鼠在黄体酮治疗后4天死亡。结果表明,与未暴露组相比,TCDD暴露降低了子宫内膜PR-A和PR-B蛋白的表达比例。研究者进一步检测了TCDD暴露小鼠中PR与TGF-β2表达之间的联系,发现TCDD暴露降低了子宫内膜中TGF-β2蛋白的表达,同时降低了PR- a和PR- b的表达。tcdd暴露小鼠的子宫表型与子宫内膜异位症女性的子宫表型相似。这些结果表明,发育暴露(在子宫内、围产期或青年时期)可能在成人子宫内膜异位症的易感和发展中发挥累积作用。Bruner-Tran和同事在跨代小鼠模型中研究了早期接触TCDD对生殖功能的影响。本研究将10 - 12周龄雌性C57BL/6小鼠(创始代或F0)于胚胎期15.5天(E15.5)灌胃TCDD (10 μg/kg)。F0代的后代(F1)在子宫内和出生后通过哺乳暴露于TCDD。将F1代的生殖腺生殖细胞在子宫内暴露于TCDD,这些生殖细胞会产生F2代。成年雌性(F1-F4)小鼠子宫检查子宫内膜孕酮反应性、生育能力和妊娠结局。F1小鼠(约50%)即使在多次交配后也没有出现阴道堵塞和妊娠早期迹象(体重增加/乳头突出)(4 +)。此外,在F1妊娠小鼠中观察到较高的自发性早产率。与对照组小鼠相比,F1和F3小鼠腹腔大网膜中免疫细胞的积累增加。甲基化特异性PCR (MS-PCR)显示,与对照组相比,60% F1小鼠和40% F3小鼠子宫内膜PR-B部分甲基化。总之,这些结果表明,单次发育性TCDD暴露(10 μg/kg, E15.5)通过高甲基化和增加腹膜炎症反应使PR-B基因表观遗传沉默。重要的是,这些结果进一步表明TCDD在子宫内膜异位症发病机制中的跨代作用。趋化因子是一个特异细胞因子的超家族,在子宫内膜异位症的发病机制中起关键作用。在18种趋化因子受体中,与子宫内膜相比,CXCR1在子宫内膜异位症病变中过度表达。15例子宫内膜异位症患者(平均年龄41.6岁)取子宫内膜组织,分离培养子宫内膜间质细胞,并用E2或TCDD处理。E2 + TCDD联合处理可上调CXCR1表达,且CXCR1水平升高与E2浓度呈正相关。然而,E2(0、0.01、0.1、1、10和100 nM)或TCDD(0、0.01、0.1、1和10 nM)的单次处理以剂量依赖的方式抑制子宫内膜基质细胞中CXCR1蛋白的表达。这些结果表明,子宫内膜异位症病变中CXCR1过表达需要TCDD-E2相互作用。因此,TCDD暴露可引起子宫内膜异位症的腹膜炎症。流行病学和实验研究都强烈表明二恶英暴露与子宫内膜异位症之间存在联系,这表明需要更多的研究来了解二恶英如何在分子和细胞水平上导致或增加子宫内膜异位症的风险。这些研究还表明,需要营养或药理学方法来减轻二恶英在子宫内膜异位症发病机制中的作用。5、双酚A
5、1、双酚A (BPA)
双酚A[HO-C6H4-C(CH3CH3)-C6H5-OH]是由两个酚环和两个甲基通过亚甲基桥连接的有机化合物。双酚a于1905年首次合成,是世界范围内高产量(HPV)工业化学品之一(每年> 60亿磅)。BPA是一种广泛应用于许多日常用品的增塑剂,包括聚碳酸酯水瓶、婴儿奶瓶、水管、玩具、牙科产品、抗冲击安全设备和家用塑料储存容器。此外,双酚a还被用于生产无碳销售票据、牙科密封剂、打印纸以及用于罐装食品和饮料容器的环氧树脂。聚碳酸酯塑料和树脂中的聚合双酚a分子通过酯键连接,随着时间的推移,它们会发生水解,导致游离双酚A浸出到食物、饮料和环境中。在人类中,BPA的主要摄入方式是摄入、皮肤吸收和吸入家居粉尘。双酚a主要通过几种udp -葡萄糖醛酸基转移酶异构体代谢为葡萄糖醛酸化形式(BPA-gluc),这是人类中最主要的改性双酚a形式。BPA在人体中的估计半衰期为6小时,在小鼠中的估计半衰期为4小时。在大鼠中,由于肠肝再循环,BPA的半衰期延长至20-60小时。5、2、BPA作用的分子机制
BPA作为一种选择性雌激素受体调节剂(SERM),可抑制或增强内源性雌激素的作用。它与雌激素受体ER-α和ER-β结合,并根据组织的不同作为雌激素激动剂或拮抗剂。但其与ER的结合亲和力比E2弱1000倍以上。BPA也通过与细胞膜内质网结合发挥作用,如g蛋白偶联受体30 (GPR30)和人雌激素相关受体γ (ERR-γ)。BPA也可以通过其他受体发挥作用,如核孕烷X受体(PXR)和组成型雄烷受体(CAR),它们可以被各种环境化学物质激活。BPA作用的分子机制如图3所示。人体尿液样本中总BPA的几何平均值为51.99 ng/ml。美国普通成年人的BPA暴露总量为0.02 ~ 0.27 μg/kg/天。葡萄糖醛酸化是代谢消除BPA的主要途径。由此形成的代谢物双酚a -单lucuronide (BPAG)在口服后通过尿液迅速消除,约90%的剂量在摄入后6小时存在于尿液中。BPAG不具有受体结合和雌激素活性。图 3. BPA在子宫内膜异位症中的信号传导:BPA进入细胞。在基因途径中,BPA直接与细胞质中的雌激素受体(ER)α或ERβ结合,然后转移到细胞核中,与目标基因的雌激素反应元件(ERE)结合,并调节雌激素依赖性基因转录。在非基因途径中,BPA与膜结合的G蛋白偶联的雌激素受体(GPER,GPR30)结合,这会导致激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信号通路以及其他下游信号级联反应。对于甲状腺激素受体(TR)信号传导,BPA与TRβ/视黄酸X受体(RXR)异二聚体复合物结合,促进TR发生构象变化,导致核受体核心抑制剂(CoR)的释放。其他共激活剂如CoA被招募到TR/RXR异二聚体中,导致复合物与目标基因启动子区域的特定核苷酸序列(称为甲状腺激素反应元件,TRE)结合,并诱导转录激活。双酚B [BPB]、二甲基[DM]双酚a、三甲基[TM]双酚a、双酚F [BPF]、双酚S [BPS]等50多种双酚a类似物(BPXs)已被合成。BPXs与不良健康结果相关,包括内分泌干扰、生殖问题、发育异常、代谢疾病和其他健康影响。下一代(NextGen)双酚类物质对一种或几种核受体(nr)如CAR、ER-α、ER-β、ERR-γ和糖皮质激素受体(GR)具有更强的结合亲和力。然而,这些化合物的作用机制尚未阐明。新出现的证据表明BPA类似物作为ER配体并结合ER-α或ER-β。一些BPA类似物对ER-β的亲和力比BPA更强,主要是ER-β拮抗剂。无bpa产品中的一些替代品含有NextGen双酚化合物,如双酚AF (BPAF)、双酚AP (BPAP)、双酚B (BPB)、双酚C (BPC)、双酚E (BPE)、双酚F (BPF)、双酚M (BPM)、双酚P (BPP)、双酚S (BPS)和双酚Z (BPZ)。未来的研究需要进一步研究和澄清下一代双酚的用途。一些基于细胞的报告基因试验表明,BPA可以结合TR,特别是TRβ,并作为拮抗剂发挥作用。BPA可以调节HPT轴相关的关键基因,从而改变TH稳态,导致甲状腺功能紊乱。它们还可以与甲状腺转甲素(TTR)或TRs结合,干扰靶基因的转录调控。BPA及其类似物在结构上类似于T3,可以减少T3与核TR的结合,并将核受体共阻遏物(N-CoRs)招募到TR,导致基因抑制。BPA对TR的拮抗作用可能是BPA抑制TR介导的t3应答基因转录的主要机制,研究发现(10-100 μM) BPA抑制TR, (0.001-0.1 μM) BPA抑制TRβ。两种主要的双酚a替代品-双酚S (BPS)和双酚F (BPF)也可以结合TRβ并发挥拮抗作用。一些流行病学研究报告了BPA暴露与人类子宫内膜异位症发病率的可能关联。Upson等人的一项研究调查了尿中BPA与子宫内膜异位症之间的关系。测定卵巢子宫内膜异位症(子宫内膜异位症,75例)、腹膜子宫内膜异位症(68例)(总病例143例,未产:44.8%,已产:55.2%)和健康对照(287例;30.3%未产,69.7%已产)。病例是从1996年至2001年间诊断为手术证实的子宫内膜异位症的妇女中选择的,而对照组是从同一人群中随机选择的,目前或以前没有子宫内膜异位症的诊断。该研究没有观察到尿中BPA浓度与子宫内膜异位症之间有统计学意义的关联。只有在评估尿总BPA浓度与非卵巢盆腔子宫内膜异位症的关系时,才观察到统计学上显著的正相关,而与卵巢子宫内膜异位症无关。该研究的局限性之一是,一些对照组可能患有未确诊的子宫内膜异位症。结果表明,尿中BPA浓度与腹膜子宫内膜异位症相关,而与卵巢子宫内膜异位症无关。Rashidi等人的研究报道,子宫内膜异位症患者尿中BPA浓度(5.53±3.47 ng/ml)明显高于无子宫内膜异位症患者(1.43 ng/ml)±1.57 ng/ml)。Peinado的一项研究评估了尿中存在BPA、BPS和BPF的女性(n = 124,年龄20-54岁)发生子宫内膜异位症的风险。结果显示,100%、28.6%、11.4%的子宫内膜异位症患者(n = 35)和8.5%、29.9%、16.1%的无子宫内膜异位症对照组(n = 89)分别检测到尿液BPA、BPF和BPS。Wen等人的一项病例对照研究评估了尿BPA浓度与血清MMP-2和MMP-9蛋白水平与卵巢和腹膜子宫内膜异位症之间的关系。纳入子宫内膜异位症患者(n = 120,未产48.33%,已产51.67%),包括卵巢子宫内膜异位症(n = 73)和腹膜子宫内膜异位症(n = 47)。作为对照组,招募了目前或以前没有子宫内膜异位症或不孕症诊断的健康妇女(n = 100, 34%为未产妇女,66%为已产妇女)。结果显示,子宫内膜异位症患者肌酐调整尿液BPA浓度为1.55 ug/g,无子宫内膜异位症患者为1.3 ug/g。子宫内膜异位症和对照组相应的MMP-2水平分别为175.98 ng/ml和145.34 ng/ml, MMP-9水平分别为807.41 ng/ml和750.74 ng/ml。结果进一步表明,血清MMP-2和MMP-9水平在腹膜子宫内膜异位症中升高,而在子宫内膜异位症中无升高。肌酐调整尿BPA浓度与血清MMP2、MMP9水平呈正相关。Cobellis等研究测量了腹膜子宫内膜异位症女性的BPA和BPB。病例中,子宫内膜异位症通过子宫内膜异位症病变的组织学检查得到证实,对照组未显示任何疾病的宏观证据,且与病例年龄匹配。结果:子宫内膜异位症患者血清BPA浓度为2.91±1.74 ng/ml, BPB浓度为5.15±4.16 ng/ml (n = 58;年龄21-42)。相比之下,没有子宫内膜异位症的对照组妇女血清中检测不到BPA或BPB (n = 11;年龄18-44岁)。这些流行病学研究表明双酚暴露与女性子宫内膜异位症风险之间可能存在关联。此外,这些结果表明,与卵巢子宫内膜异位症或子宫内膜异位症相比,双酚与腹膜子宫内膜异位症之间存在潜在的联系。有研究未能表明BPA暴露与子宫内膜异位症之间存在任何关联。结果相互矛盾的一个可能原因可能是环境化学暴露与疾病表现之间的大窗口期。导致结果差异的其他因素包括暴露的复杂混合及其相互关系、研究人群的高度可变性、许多研究的横断面设计、研究中使用的测量暴露水平的方法。Signorile等研究了成人发育过程中暴露于BPA是否会导致子宫内膜异位症。Balb-c小鼠(n = 6/组)于妊娠第1天至产后第7天分别给予BPA(0、100或1000 μg/kg/d)处理。在此期间,F1幼崽在出生后1-7天内通过胎盘移植和母乳暴露于BPA。在3个月大时,对F1雌性后代(n = 20/组)实施安乐死,检查盆腔内子宫内膜异位症的发生率。结果表明,在BPA-100组约30%的小鼠、BPA-1000组约35%的小鼠和BPA-0对照组约8.5%的小鼠中,生殖道旁脂肪组织中存在由腺体和间质组成的子宫内膜异位症样病变。在F1后代中,ER和HOXA-10蛋白在子宫内膜和子宫内膜异位症病变中表达。此外,在100 μg和1000 μg BPA /kg体重处理小鼠中,还可检测到其他组织病理学异常,如卵巢囊肿、腺瘤性增生伴囊性子宫内膜增生和不典型增生等,而这些异常在对照组小鼠中未见[44]。这些发现表明,产前和围产期暴露于BPA会增加成人子宫内膜异位症的发病率。Burns等研究了双酚A和双酚A类似物BPAF (BPA类似物)在子宫内膜异位症发病机制中的作用,采用卵巢切除和卵巢完整的同种异位症小鼠模型。在诱导子宫内膜异位症前一周和诱导子宫内膜异位症后六周(共七周),每天通过饮食摄入0、30、300或900 ppm的BPA和BPAF。结果表明,BPA和BPAF暴露小鼠子宫内膜异位症病变数量相同。重要的是,与激素状态(卵巢切除或卵巢完整)相比,暴露于BPAF (900 ppm)诱导的病变更大。这些观察结果表明,高剂量的BPAF的作用类似于BPA,可以增加子宫内膜异位症病变的大小。Cho等人在体外研究了BPA对人子宫内膜基质细胞氧化应激和炎症信号传导的作用。将人子宫内膜基质细胞暴露于BPA(0、10、100、1000 pmol)下48 h,采用过氧化物敏感荧光染料[2,7-二氯荧光素双乙酸酯(DCF-DA)],用流式细胞术检测ROS的生成。与对照组相比,BPA暴露(1000 pmol)使DCF-DA增加1.5倍。同时,BPA暴露(1000 pmol)降低了抗氧化酶的表达,如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、血红素加氧酶(HO)和过氧化氢酶(CAT)转录物。此外,BPA暴露(1000 pmol)增加了促炎细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β mrna的表达。添加内质网拮抗剂ICI 182,780 (0.01 μM)可减轻BPA对这些抗氧化酶和促炎细胞因子表达的影响。综上所述,这些结果表明BPA暴露通过降低抗氧化酶的表达和诱导人子宫内膜细胞的促炎状态来增加ROS的产生,这些影响部分是通过雌激素受体信号传导介导的。Wen等人研究了BPA暴露改变人子宫内膜基质细胞侵袭的潜在机制。BPA暴露(0、1、10、100 nM) 48 h后,MMP-2和MMP-9蛋白表达呈剂量依赖性上调,并增加了人子宫内膜基质细胞的侵袭潜能,而G蛋白偶联雌激素受体抑制剂(G15, 100 nM,)和MAPK/ERK抑制剂(GDC-0994,10 nM)可逆转这一作用。上述结果提示,抑制G蛋白偶联雌激素受体可减轻BPA对人子宫内膜基质细胞MAPK/ERK信号通路和MMP-2、MMP-9调控的影响Xue等研究了BPA在子宫内膜异位症发病过程中通过h3k4me3 -表观遗传途径调控ERβ表达的作用。在小鼠子宫内膜异位症模型中,使用三种BPA暴露剂量(0、3、30和90 mg/kg/d)(早晚),持续4周。BPA暴露4周后手术诱导子宫内膜异位症,术后3周对小鼠实施安乐死。结果表明,BPA可提高小鼠异位子宫内膜中ERβ的表达,并呈剂量依赖性促进病变生长。BPA还促进了WD重复结构域5 (WDR5)的表达,上调了ERβ启动子和外显子1中的H3K4me3水平。结果表明,WDR5与tet甲基胞嘧啶双加氧酶2 (TET2)相互作用,导致WDR5/TET2复合物募集到ERβ启动子和外显子1上,抑制CpG岛的DNA甲基化。在子宫内膜异位症患者的异位子宫内膜中也观察到类似的WDR5/TET2相互作用增加模式。进一步研究发现,BPA通过G蛋白偶联雌激素受体(GPER)介导的PI3K/mTOR信号通路上调WDR5的表达。综上所述,BPA暴露可能通过WDR5/ tet2介导的表观遗传途径上调异位子宫内膜中ERβ的表达,从而促进子宫内膜异位症的发生。这些流行病学和实验研究共同表明双酚暴露与女性子宫内膜异位症风险之间可能存在关联。
邻苯二甲酸酯(邻苯二甲酸的二烷基或烷基芳基酯)是一组用于聚氯乙烯(PVC)塑料的合成有机化合物,通过削弱硬塑料中的分子间作用力和耐久性来提供柔韧性、扩张性和耐久性。邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DiNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DiDP)等不同种类的邻苯二甲酸酯广泛应用于消费品中。高分子量邻苯二甲酸酯,如DEHP,通常用于容器、食品包装、乙烯基地板、家具和医疗设备中的PVC塑料。相比之下,低分子量邻苯二甲酸盐如DEP和BBzP用于个人护理产品(如香水、乳液、化妆品、洗发水)、油漆和粘合剂。邻苯二甲酸酯会主动渗入环境、食物和饮料中。邻苯二甲酸酯通过吸入、消化或皮肤吸收进入人体。邻苯二甲酸酯是脂溶性的,很容易储存在动物的脂肪组织中。邻苯二甲酸酯进入人体后,被细胞色素P450酶水解为单酯,并转化为相应的氧化代谢物。代谢物随后转化为葡萄糖醛酸缀合物并随尿液和粪便排出,平均半衰期为5-12小时。有毒物质和疾病登记处估计,人类每天暴露于DEHP的剂量在3至30 μg/kg/天之间。邻苯二甲酸盐是内分泌干扰物,可激活过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs),这是一种配体激活的转录因子,属于类固醇-甲状腺-类视黄醇核受体超家族。PPAR亚型(α、β或δ和γ)由不同的基因编码,并在多种组织中表达,包括中枢神经系统、垂体、睾丸、卵巢、子宫、前列腺、乳腺、肝脏和肾脏。激活的PPAR与靶基因启动子中的类视黄醇X受体(RXR)结合,作为异源二聚体与PPAR反应元件(PPRE)结合,并调节其转录。一些研究报道了PPAR/RXR和ER信号通路通过EREs之间的串扰。此外,一些研究表明邻苯二甲酸酯可诱导er α-介导的雌激素活性。邻苯二甲酸酯破坏内分泌功能的机制有待进一步研究。
图4. 邻苯二甲酸盐在子宫内膜异位症中的信号传导:邻苯二甲酸盐进入细胞。邻苯二甲酸盐与过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)结合。在细胞质中,与PPAR结合的邻苯二甲酸盐与视黄醇X受体(RXR)形成异二聚体,并转移到细胞核中,与靶基因的过氧化物酶体增殖物响应元件(PPRE)结合,调节基因转录。邻苯二甲酸盐还可以在细胞质中与雌激素受体α(ER-α)结合,转移到细胞核中,与靶基因的雌激素响应元件(ERE)结合,调节雌激素依赖的基因转录。对于甲状腺激素受体(TR)信号传导,邻苯二甲酸盐与TRβ/视黄醇X受体(RXR)异二聚体复合物结合,促进TR发生构象变化,导致核受体核心抑制剂(CoR)的释放。其他共激活剂如CoA被招募到TR/RXR异二聚体中,导致复合物与特定核苷酸序列结合,该序列称为甲状腺激素响应元件(TRE),位于其靶基因的启动子区域,并诱导转录激活。DEHP可通过多种途径破坏甲状腺激素系统,包括TH的合成、转运和代谢。DEHP给成年大鼠(0、250、500和750 mg/kg/天)治疗30天,可引起滤泡上皮细胞肥大和增生,显著降低甲状腺激素(T3、T4)和促甲状腺素释放激素(TRH)水平[244]。DEHP暴露还降低了TH的生物合成,降低了碘化同转运体(NIS)和TPO水平,下调了TSH受体(TSHR),上调了TRH受体(TRHR)。DEHP升高了肝脏酶udpgt和CYP2B1基因的表达,从而加速了TH的代谢。因此,DEHP可以通过调节生物合成、生物转化、生物运输、受体水平和代谢来降低TH。DEHP与T3竞争与TRβ结合,并通过激活TSHR通路刺激甲状腺细胞增殖和DNA损伤。成年男性MEHP尿浓度与游离T4和/总T3水平呈负相关,表明DEHP可破坏甲状腺-垂体轴的稳态。
邻苯二甲酸酯作用的分子机制见图4所示。
6、3、邻苯二甲酸盐在子宫内膜异位症发病机制中的潜在作用
6、3、1、流行病学研究
一些研究发现,患有子宫内膜异位症的女性血液中DEHP含量较高,这表明酞酸酯类化合物可能在子宫内膜异位症的发病机制中发挥作用。科贝利斯等人的一项基于人群的研究报告称,与年龄匹配的健康受试者(n = 24;年龄:18-48岁)相比,子宫内膜异位症患者(n = 35;年龄:22-45岁)的血液中DEHP含量较高(分别为0.57 vs. 0.18 μg/ml)。值得注意的是,92.6%的子宫内膜异位症女性的腹腔液中检测到了DEHP(0.46 μg/ml)及其主要代谢产物MEHP(0.37 μg/ml)。Reddy等人的一项病例对照研究比较了子宫内膜异位症不孕妇女与证实生育的妇女血浆邻苯二甲酸盐浓度。在这项研究中,采集了患有子宫内膜异位症的不孕妇女(n = 49)的血液样本;年龄匹配的无子宫内膜异位症不孕妇女(n = 38)[经腹腔镜诊断为输卵管缺损、肌瘤、多囊卵巢、特发性不孕和盆腔炎相关的不孕妇女]和年龄匹配的无子宫内膜异位症和其他妇科疾病证据的不孕妇女(n = 21)。研究发现,DnBP浓度(0.44 vs. 0.08;0.15) μg/ml, BBP (0.66 vs. 0.12;0.11) μg/ml, DnOP(3.32∶0;0) μg/ml, DEHP (2.44 vs. 0.50;0.45) μg/ml在子宫内膜异位症患者中较高(n = 49;平均年龄:26.2岁)与无子宫内膜异位症并有一定程度不孕的妇女(n = 38;平均年龄:27.4岁)和无子宫内膜异位症且证实有生育能力的妇女(n = 21;平均年龄:27.1岁)。Nazir等人的另一项基于人群的研究检测了不同阶段子宫内膜异位症(I-IV期)患者(n = 50,年龄20-40岁)和无子宫内膜异位症的育龄妇女(n = 50,年龄20-40岁)之间的DEHP水平。结果表明,子宫内膜异位症患者血清DEHP检出率高(65.29±21.69 ng/ml),而无子宫内膜异位症的健康女性血清DEHP检出率低。子宫内膜异位症I期血清DEHP水平(平均±SD)为60.4 ng/ml, II期为58.68±11.95 ng/ml, III期为66.25±23.26 ng/ml, IV期为68.11±24.64 ng/ml。4期子宫内膜异位症患者DEHP水平比较表明,晚期子宫内膜异位症患者血清DEHP水平较高。Kim等人的一项病例对照研究评估了晚期III期(n = 47)和IV期(n = 50)的子宫内膜异位症妇女(n = 97,平均年龄34.8岁)与对照组无子宫内膜异位症妇女(n = 169,平均年龄34.9岁)的血浆邻苯二甲酸酯水平;良性卵巢囊肿,54例;平滑肌瘤,n = 99;子宫颈癌,n = 16)[252]。子宫内膜异位症患者血浆DEHP水平分别为92.5±31.1 ng/ml和179.7±32.5 ng/ml。子宫内膜异位症患者MEHP水平分别为12.4±1.1 ng/ml和17.4±1.5 ng/ml。然而,子宫内膜异位症III期和IV期患者血浆DEHP(171.8±46.5 vs 180.6±44.5)ng/ml和MEHP(18.5±2.4 vs 15.8±1.8)ng/ml差异无统计学意义。总之,这些流行病学研究表明邻苯二甲酸盐在女性子宫内膜异位症发病机制中的作用。一些研究表明邻苯二甲酸盐与子宫内膜异位症风险之间的关系尚无定论。一个可能的原因是,一些研究考虑了种族多样性,而另一些研究没有考虑种族多样性。不同国家的邻苯二甲酸盐暴露水平不同,这在研究结果中起着重要作用。测量母体邻苯二甲酸盐的循环浓度不能给出邻苯二甲酸盐暴露的适当估计。邻苯二甲酸盐进入人体后,在接触后数小时内迅速代谢,大部分代谢物(但不是母体邻苯二甲酸盐)通过尿液排出。排泄在一两天内完成,母体化学物质在体内的半衰期在几个小时内。由于它们被快速代谢,尿液中它们的极性亲水性代谢物水平比血清高30- 100倍。双酚a和邻苯二甲酸盐是塑料工业的化学基石,也存在于个人护理产品中。因此,人类每天都从增塑剂中接触到双酚a和邻苯二甲酸盐。一般来说,育龄女性的尿邻苯二甲酸盐和双酚a代谢物浓度高于男性,因为她们更多地使用化妆品和个人护理产品。在PubMed上搜索关键词“双酚A,邻苯二甲酸酯和子宫内膜异位症”,以找到报告共同暴露这些化学物质(双酚A,邻苯二甲酸酯)与子宫内膜异位症之间关系的研究。检索得到7篇文章,其中2篇为综述文章,因此被排除在讨论之外。其余的是流行病学调查,其中四篇文章报道了子宫内膜异位症与双酚a和邻苯二甲酸盐的共同暴露呈正相关。6.3.2. 实验研究
Kim等人研究了过氧化氢暴露后DEHP对子宫内膜细胞活力的影响[268]。子宫内膜基质细胞分别用乙醇(对照物)、雌二醇(10-8 M)、DEHP (10-8 M和10-6 M)处理24 h、48 h和72 h。用雌二醇或DEHP单独治疗可增加子宫内膜基质细胞的活力。经DEHP (10-8 M或10-6 M)预处理24 h的子宫内膜间质细胞对过氧化氢(100 μM、300 μM、500 μM或800 μM)处理4 h后,活性增加,表明DEHP对ERK1/2、p21活化激酶4 (Pak4)、MMP-2和MMP-9等细胞内细胞存活途径有影响。Kim等人的后续研究进一步探讨了DEHP在子宫内膜异位症病理生物学中的体外和体内作用。在切除卵巢的非肥胖糖尿病/严重联合免疫缺陷(NOD/SCID)小鼠中,手术诱导子宫内膜异位症。两周内,实验小鼠分别饲喂载药或DEHP(每天500 mg/kg或1000 mg/kg)。暴露于DEHP (500 mg/kg或1000 mg/kg)与载体相比,增加了子宫内膜异位症病变的大小和体积。DEHP (500 mg/kg或1000 mg/kg)增加了MMP-2、MMP-9、Ki-67(增殖标志物)和Pak4的表达,降低了cleaved caspase-3蛋白(凋亡标志物)的表达。这些结果表明,DEHP通过增加子宫内膜或子宫内膜异位症细胞的侵袭性和增生性,在建立子宫内膜异位症中起关键作用。Cho等人研究了氧化应激、MAPK/NF-κB信号和ER- α作为dehp相关子宫内膜基质细胞改变的分子介质。将人子宫内膜基质细胞预负载过氧化氢敏感荧光探针2,7-二氯荧光素(DCFDA,10 μM),然后用1 M H2O2(作为阳性对照)或DEHP(0、10、100或1000 pmol)处理。DEHP荧光使DCF升高,说明DEHP诱导ROS生成。DEHP同时降低GPx、HO、CAT等抗氧化酶基因的表达。此外,DEHP暴露增加了子宫内膜基质细胞中ER-β和PR基因的表达,并增加了ERK、AKT和p38、I-kB、NF-kB、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和一氧化氮(NO)蛋白的活性。Kim等研究了DEHP是否会改变参与前列腺素生物合成和孕酮分解代谢途径的醛酮还原酶(AKR)的表达,从而影响子宫内膜异位症的发病机制[271]。该研究考虑了三种类型的子宫内膜细胞:来自无子宫内膜异位症女性的子宫内膜细胞和来自子宫内膜异位症患者的异位和异位子宫内膜细胞。DEHP (50 μM)作用于每一种子宫内膜细胞48小时,DEHP上调异位子宫内膜细胞中AKR1C1、AKR1C2、AKR1C3和AKR1B10基因的表达。相反,它并没有增加这些基因在异位子宫内膜细胞中的表达。此外,DEHP不调节正常子宫内膜细胞中这些基因的表达。这些研究表明,DEHP增加子宫内膜AKR活性,这可能导致孕酮抵抗和前列腺素生物合成增加,在子宫内膜异位症的发病机制中。Kim等人最近的一项研究表明,TGF-β/ Smad信号通路可能是dehp诱导的子宫内膜异位症的潜在治疗靶点。研究表明,DEHP (5-25 μM)暴露导致人子宫内膜和子宫内膜异位症上皮细胞(EEECs)二维和三维培养的子宫内膜异位症具有独特的病理生理特征。DEHP增强细胞增殖,促进细胞迁移,上调IL-1β、IL-6、TNF-α和IFN-γ等促炎细胞因子的表达。它还增加了细胞粘附分子如ICAM-1、VCAM-1和CD44的表达,这些分子在炎症和免疫反应中起着至关重要的作用。DEHP还增强了关键炎症介质COX-2、MMP-2和MMP-9的表达。此外,DEHP通过过表达驱动上皮-间质转化(EMT)的转录因子如Zeb1、Zeb2、Snail、Slug和Twist,同时降低E-cadherin的表达,促进了上皮-间质转化(EMT)。DEHP还通过增加Sox2、Nanog、Oct4和Klf4等干性标记,在eeec中产生干细胞表型。这些发现为DEHP在子宫内膜异位症发病机制中的作用提供了新的机制见解。
图 5.信号通路概述:四种内分泌干扰物PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐共同通过一些共同的细胞内信号通路导致子宫内膜异位症的发生。(i)慢性炎症:PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐会增加促炎细胞因子如白细胞介素(IL)-6、IL-8、环氧化酶-2(COX-2)、前列腺素E2(PGE2)、p-Ak strain transforming(p-AKT)、p- extracellular signal-regulated kinases(p-ERK)、p-c-Jun N-terminal kinase(p-JNK)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、核因子κ轻链增强子激活的B细胞(NF-κB)、IKB(抑制KB)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平。(ii)细胞迁移/侵袭:PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐会增加基质金属蛋白酶(MMPs)的水平,如MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9和MMP-10。此外,BPA和邻苯二甲酸盐会降低组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)的水平。(iii) 生长因子信号/细胞增殖:PCB和BPA会增加表皮生长因子(EGF)信号,TCDD会降低转化生长因子β(TGF-β)信号,而邻苯二甲酸盐会增加增殖标志物Ki-67和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Pak)4的水平。(iv) 雌激素信号:PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐会增加雌激素(E2)信号。(v) 抗炎途径:PCB会降低脂氧素水平(LX4)。(vi) 孕酮抵抗:TCDD会降低孕酮受体B(PR-B)水平。EDCs对三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、促甲状腺激素释放激素(TRH)、甲状腺过氧化物酶(TPO)和脱碘酶(DIO)等甲状腺转录水平的失调会导致孕酮抵抗。(vii) 发育基因:BPA会增加同源框蛋白(HOX-A10)水平。(viii) 氧化应激:BPA和邻苯二甲酸盐会降低超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(GPx)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶的含量,并增加活性氧物种(ROS)的产生。总的来说,PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐等内分泌干扰物会激活多种细胞信号通路,从而在子宫内膜异位症的发病机制中发挥作用。这些信号通路均清晰的提示了,雌激素介始炎症免疫反应,以及孕激素抵抗和蜕膜化缺陷相关的共同机制。这也是这些EDCs造成内异症,腺肌症,内膜息肉,肌瘤等发生的共同机制,也是生殖病理的基础机制。这些机制在我们前期的较多文章中已经分享,在后续的这篇长文的相关文章中,我们仍然会继续分享这些分子病生理机制。
本综述讨论的流行病学和实验数据有力地支持了EDCs促进子宫内膜异位症的建立和发展的假设。值得注意的是,很少有流行病学研究未能证明EDCs暴露与子宫内膜异位症风险之间的相关性,这可能与对照人群、测量时间和使用的方法有关。PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐等EDCs可激活子宫内膜和子宫内膜异位细胞中的多种细胞信号通路,如图1-4所示。重要的是,这四种EDCs共享可能促进子宫内膜异位症发展的共同信号通路,详见图5。此外,新出现的证据表明,研究四种EDCs的混合物在子宫内膜异位症发病机制中的作用与单个化合物相比是重要的。未来潜在的研究领域之一是了解产前(子宫内)暴露于EDCs如何使后代易患子宫内膜异位症,以及潜在的分子、细胞和表观遗传机制。另一个潜在的研究领域是发现新的预防和治疗策略,以减轻EDCs在子宫内膜异位症发病中的作用,并保护妇女的生殖健康。越来越多的证据也增加了人们对日常用品中存在多种EDCs的认识,并提高了人们对如何避免接触这些EDCs以保护妇女生殖健康的认识。不可避免地,患有子宫内膜异位症的妇女面临不孕问题,并寻求辅助生殖技术来获得生育能力。因此,确定EDCs如PCB、TCDD、BPA和邻苯二甲酸盐在子宫内膜异位症患者中的关键作用可能有助于调节消费品中的这些化学物质。参考文献(略)。
未完待续。