近年来，随着工业化进程的加快，各类环境污染物的释放量显著增加，其中包括一些常见的化学物质，如对羟基苯甲酸丁酯（BP）。这些物质广泛应用于化妆品、食品和药品中，因其具有防腐和抗菌的特性。然而，研究表明，这些化学物质可能会通过内分泌干扰机制影响生物体的激素水平，进而对生殖系统造成负面影响。
#1
研究背景
Background
前列腺是男性生殖系统的重要组成部分，其健康状况直接关系到男性的生育能力和生活质量。已有研究指出，环境中的内分泌干扰物质可能与前列腺疾病的发生发展密切相关。因此，探讨这些物质对前列腺细胞的影响，尤其是在细胞模型中的作用，具有重要的科学意义和现实意义。
本文通过建立小鼠前列腺类器官模型，研究低浓度的对羟基苯甲酸丁酯（BP）对前列腺细胞的长期影响，旨在揭示环境污染物对前列腺健康的潜在威胁。这项研究不仅为理解环境污染对男性生殖健康的影响提供了实验依据，也为未来的相关研究和公共健康政策的制定提供了重要参考。
#2
研究思路
Methods
1. 研究目的明确：首先明确研究的核心目标，即探讨低浓度BP对前列腺健康的长期影响，特别是其对前列腺类器官的影响。
2. 模型选择：为了更好地模拟前列腺的生理环境，研究者选择了前列腺类器官作为实验模型，能够更真实地反映细胞对外界刺激的反应。
3. 实验设计：研究团队设计了长期经低浓度BP处理的实验方案，观察其对前列腺类器官的影响。通过对类器官进行不同时间段的处理，能够评估BP对前列腺细胞的影响是否具有时间依赖性。
4. 数据收集与分析：通过多种技术手段（如转录组测序、激素受体表达分析等）收集数据，以评估BP对前列腺类器官的结构和功能的影响，有助于揭示BP对前列腺健康的潜在机制。
5. 结果验证与讨论：对实验结果进行深入讨论，结合已有文献，探讨BP对前列腺健康的影响及其可能的生物学机制。
#3
研究结果
Results
1.小鼠前列腺类器官的建立
在本研究中，研究者成功建立了小鼠前列腺类器官。培养过程中，这些类器官形成了逐渐增大的圆形结构。通过免疫荧光染色，确认了所建立的类器官与目标器官在表型上的相似性。E-cadherin在上皮结构的形成和维持中起着重要作用，是类器官模型结构完整性的基本要求。Lgr5在前列腺中表达，影响前列腺干细胞和再生。
前列腺上皮由内层的腔道细胞（CK8）和外层的基底细胞（CK5）组成。研究确认前列腺类器官表达了Lgr5、E-cadherin、CK5和CK8。前列腺的功能完整性依赖于雄激素信号通路，因为配体与雄激素受体的结合对维持AR在细胞核内至关重要。为评估前列腺类器官的完整性，研究者检查了它们对雄激素受体（AR）信号的依赖性，并在二氢睾酮（DHT）撤除后评估了AR合成或降解的变化。结果显示，在DHT撤除组中，AR表达增加，这表明前列腺类器官与目标器官在功能上具有相似性。
图1.小鼠前列腺类器官的建立
2.水蚤中BP处理浓度的测定
在本研究中，研究者使用对毒物敏感的水蚤作为毒性指示生物，以确定长时间低浓度BP作用实验的处理浓度。通过急性毒性测试，得出48小时的EC50值为2.93 mg/L（表2）。基于此，研究者将该浓度的五分之一设定为水蚤生殖功能测试的最高浓度。经过测试，确认在0.33 mg/L的处理浓度下具有显著性，因此设定无效浓度为0.18 mg/L，最低有效浓度为0.33 mg/L。这些结果为后续的实验提供了重要的浓度参考（图2）。
表2.水蚤接触BP 48小时的EC10、EC50和EC90值
图2. 作用于BP的水蚤的生殖性能结果
3.前列腺类器官中BP处理浓度的测定
在本研究中，研究者对前列腺类器官进行了细胞死亡分析，以确定不同浓度的BP是否会导致细胞死亡。实验中使用了0、0.18、0.33和0.59 mg/L的BP浓度，结果显示这些浓度均未对细胞活力产生影响。通过乳酸脱氢酶（LDH）检测，未发现任何浓度导致细胞死亡。因此，研究者选择了0.33和0.59 mg/L作为后续实验的最终处理浓度，并在30天后监测了类器官的形态变化，结果显示与对照组相比，未观察到显著的形态变化。这表明所设定的浓度对类器官的细胞活力没有影响（图 3）。
图 3. 长期使用BP处理后前列腺类器官中的细胞死亡分析
4.BP导致的前列腺类器官激素失衡
由于前列腺对激素平衡敏感，研究者对处理30天的前列腺类器官进行了免疫荧光和蛋白质印迹试验分析，以检测不同浓度（0、0.33、0.59 mg/L）下的雄激素受体和雌激素受体的表达水平。结果显示，雄激素受体的表达水平随着BP浓度的增加而降低，而雌激素受体α的表达水平则增加。相反，BP对雌激素受体β没有影响。此外，蛋白质印迹试验也证实了雄激素受体的蛋白水平降低，而雌激素受体α的蛋白水平则随BP浓度增加而上升，雌激素受体β同样未受到影响。这些结果表明，BP导致了前列腺类器官的激素失衡（图 4）。
图 4. BP会导致前列腺类器官中的激素失衡
5.抗氧化因子上调是对长期氧化应激的防御反应
活性氧（ROS）在细胞信号传导、免疫反应和氧化还原调节中发挥重要作用，但过量的ROS会导致DNA损伤和细胞死亡。研究通过DCF-DA分析和抗氧化标志物Nrf2、HO-1和NQO-1的表达评估了ROS的产生及相应的抗氧化反应。结果显示，BP的处理导致ROS水平呈浓度依赖性增加，同时伴随着抗氧化防御因子的上调。这表明，前列腺类器官在面对BP引起的氧化应激时，激活了抗氧化机制以应对损伤（图 5）。
图 5. 抗氧化因子上调作为对长期氧化应激的防御反应
6.BP会导致前列腺类器官产生生殖毒性
转录组分析显示，BP处理导致与生殖功能、甲基化和癌症通路相关的基因表达差异。五个关键的生殖相关因子（Fgfr2、Gstp1、Itga2、Srd5a1和Col5a3）在浓度依赖性方面表现出显著变化，这些结果通过qPCR进一步验证。Fgfr2和Col5a3的下调表明组织完整性受到损害，而Itga2的上调则暗示潜在的致癌进展。这些发现强调了BP对前列腺健康的潜在影响（图 6）。
图 6. BP会导致前列腺类器官产生生殖毒性
结论
本文研究了对羟基苯甲酸丁酯（BP）对前列腺类器官的影响，发现BP处理导致激素失衡、氧化应激增加以及与生殖功能和癌症相关基因的表达变化。具体而言，BP使雄激素受体表达降低而雌激素受体α表达增加，表明激素平衡受到干扰。同时，BP引发的氧化应激促使抗氧化因子上调，以应对细胞损伤。此外，转录组分析显示，BP导致关键生殖因子的表达变化，可能影响组织完整性并促进癌变。这项研究强调了BP作为内分泌干扰物对前列腺健康的潜在危害，为理解环境污染物对生殖系统的影响提供了重要的实验依据。
参考文献：
Hwang Y, Kim Y, Choi D, Lee JH. Effects of long-term treatment with low concentration butylparaben on prostate organoids. Environ Pollut. 2024 Dec 8:125502. doi: 10.1016/j.envpol.2024.125502. Epub ahead of print. PMID: 39657861.
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