环境内分泌干扰物对男性生殖的影响

国外医学生育/生殖健康分册 2006年 25卷第 3期 16MachidaS,SagaY,TakeiY,etal.Inhibitionofperitonealdissemination ofovariancancerbytyrosinekinasereceptorinhibitorSU6668(TSU- 68).IntJCancer,2005,114(2):224-229 17MonkBJ,ChoiDC,PugmireG,etal.Activityofbevacizumab(rhuMAB VEGF)inadvancedrefractoryepithelialovariancancer.Gynecol Oncol,2005,96(3):902-905 18NishidaN,YanoH,KomaiK,etal.Vascularendothelialgrowthfactor Candvascularendothelialgrowthfactorreceptor2arerelatedclosely totheprognosisofpatientswithovariancarcinoma.Cancer,2004,101 (6):1364-1374 19UedaM,HungYC,TeraiY,etal.Vascularendothelialgrowthfactor- Cexpressionandinvasivephenotypeinovariancarcinomas.Clin CancerRes,2005,11(9):3225-3232 20YokoyamaY,Charnock-JonesDS,LicenceD,etal.Vascularendothelial growthfactor-Disanindependentprognosticfactorinepithelial ovariancarcinoma.BrJCancer,2003,88(2):237-244 收稿日期:2005-08-09 修回日期:2005-10-31 环境内分泌干扰物对男性生殖的影响 国家人口计生委科学技术研究所(100081) 周万灏综述 贾孟春审校 摘 要 环境中具有雌激素和抗雄激素性质的内分泌干扰物可导致隐睾病,尿道下裂、睾丸肿瘤和精子密度降 低。邻苯二甲酸和某些氯化烃(二恶英等)对雄性动物生育能力有很多不利影响。 表现为精液量和精子数量减少,精 子运动能力低下、形态异常,严重的会导致睾丸癌。其他化学物质如:双酚A和壬基苯酚,对动物生育能力的影响尚 有争议。在人早期发育过程中,长期接触这类化学物质,可致成年后机体对激素的反应性发生改变。而成年后长期大 剂量接触,可以导致生殖功能下降,主要包括精子质量下降和数量减少、先天性隐睾和尿道下裂发生率上升、不育症 发生率上升等。 关键词 男性生殖 内分泌干扰物 邻苯二甲酸酯 烷基苯酚 氯化烃 双酚 A 过去几年中,世界各国发表许多关于男性及雄 性动物生殖功能下降的报道。具有内分泌活性的环 境污染物质———“内分泌干扰物”,是否可导致男性 生殖功能障碍引起争论。通常根据各自的抗雌激素、 雌激素、抗孕激素和抗雄激素作用来划分这些物质。 内分泌干扰物可以干扰正常状态下激素的产生、分 泌、运输、代谢、与受体结合、调节及排泄过程。动物 研究显示:产前或围产期接触外源性雌激素(DES、 BisphenolA)或抗雄激素(DDT、DDE)等物质,可致 雄性后代出现精子数量降低,尿道下裂,隐睾,及睾 丸肿瘤等症状[1],并可以影响雄性动物胎儿的发育及 刺激牛肾上腺素细胞合成儿茶酚胺[2]。Toft等[3]认为 抗雄性激素及雌激素可引起生殖系统损伤及性行为 障碍。有科研人员提出了内分泌干扰物可以改变男 性生育能力的看法,并得到一些学者的支持。早期认 为人精液中含6×107个/mL精子是正常的。后 来此标准降低为4×107个/mL。而今,据WHO(2000 年)标准:人类精液中含2×107/mL精子即认为是正 常的。但是对于近几十年人类精液质量是否下降存 在着争议。不同地理环境、季节变换都会影响精液质 量,这可能是与不同的生活方式、日照时间有关。总 的来说,夏季精液质量低于其他季节,尤其是与冬季 相差较大,这可能是由于日照时间不同所致,而不是 夏季温度对精液质量的影响。研究显示[4]:无论在同 一个国家内或在不同国家之间,在精液质量等方面 都存在着较大的区域性差异。同时有人认为:对于人 类来说,影响更大的是在过去 50年中,人类生活方 式已经有了巨大变化。因此,即使全人类的精液质量 都有所退化,也不意味着都是内分泌干扰物等因素 的影响,因为在农场里长期生存的动物:公牛、公猪 和公羊等,根据 1932—1995年间的数据,其精子数 量并未下降[5]。 内分泌干扰物对生育能力的影响 内分泌干扰物可以影响下丘脑-垂体-睾丸轴脉 冲式释放促性腺激素释放激素和促性腺激素,引起 性功能障碍。此外,内分泌干扰物可以直接或间接地 损害睾丸的精子发生,直接损伤包括对不同生精细 胞的细胞毒性或基因毒性作用。睾丸生精上皮的增 殖速度很高,因此对许多毒性物质起到了抵御作用。 同时,血睾屏障的存在也很大程度上确保了这种防 御功能。然而血睾屏障并不能保护位于生精上皮基 底层的精原细胞。如果有害物质通过血睾屏障或者 血睾屏障自身受到破坏,则会影响正常的生精能力。 一般来说,只有在强烈或长期损害情况下,如接触烷 基化抗肿瘤药物、二溴氯丙烷等,才会出现生精上皮 的永久性损伤。Leydig细胞功能改变、血睾屏障和睾 丸血管系统改变及局部免疫系统反应是导致生育能 力下降的间接原因。人类生育能力下降是由于多种 因素综合造成的,并非某种单一因素所致。 174· · 国外医学计划生育/生殖健康分册 2006年 25卷第 3期 一、邻苯二甲酸酯 邻苯二甲酸酯[邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP), 邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二酯(DEHP)] 主要作为可塑剂,用于聚氯乙烯(PVC)的产品中。由 于 DEHP是许多日常用品的主要成分,如:婴儿玩 具、装潢材料、食品包装及生物医疗器具等,而且由 于DEHP不是以化学键结合到多聚物上,可以随时 被释放到外界环境中。因此,倍受关注。另外,许多化 妆品和纺织品的生产也离不开邻苯二甲酸酯。可以 说环境中残留、积累的邻苯二甲酸酯无处不在。人体 主要通过食品和空气两个途径吸收。 德国研究协会日前宣布,人体对邻苯二甲酸酯 的摄入量远比预测的多,儿童尤其如此。Koch等[6]测 试结果显示:某些情况下,人体摄入剂量甚至超过了 TDI值,TDI值即每天允许吸收的最大剂量,在此范 围内,人体不会出现有害反应。根据相关测算,一般 人群摄入量大约为30μg/(kg.d)。Latini等[7]报道了 有关人类在产前及妊娠期间接触 DEHP或邻苯二 甲酸二(2-乙基己基)酯(MEHP)的情况,发现在 MEHP阳性新生儿与低生育年龄之间存在明显的相 关性。口服DEHP后,其可以迅速分解为MEHP和 2-乙基己醇。若DEHP直接入血,则其降解速度会减 慢。DEHP的主要成分及其代谢产物在24h之内可 由尿液和粪便排出。对于BBP和DBP来说,二者雌 激素活性在离体情况下有所显现,但是在体情况下 则没有。产前接触 BBP,DBP和 DEHP会抑制雄激 素敏感器官的分化。对于DEHP的雌激素作用至今 未有证实,然而其对生殖系统的毒性作用在许多动 物研究上均有报道。可以干扰生物体的内分泌,使精 液量和精子数量减少,精子运动能力低下、形态异 常,严重的会导致睾丸癌。因此,此物质可能是造成 男子生殖问题的“罪魁祸首”之一。 DEHP和MEHP的作用靶细胞是Sertoli和Leydig 细胞。大鼠胎儿期通过饮食接触DEHP可发生Sertoli 细胞空洞化及生精小管萎缩。从其新生儿期到成年 期持续低剂量接触DEHP[1,10或100mg/(kg·d)]会诱 导血清中LH,睾酮和17β-雌二醇(17βE2)含量的升 高。同时,DEHP可以提高Leydig细胞的增殖活性。 Li等用微摩尔浓度 MEHP共同培养 Sertoli细胞和 精母细胞。使正常情况下精母细胞黏附到Sertoli细 胞的过程被阻断。Sertoli细胞的增殖也被抑制。相 反,在相同离体条件下 DEHP并未产生此效应。大 鼠按650mg/(kg·d)接触DBP,经两代研究显示出父 代大鼠并没有出现繁殖力下降的情况。然而,接触了 相同剂量 DBP的 F1代却显示出睾丸重量下降,隐 睾,精子计数下降以及附睾和阴茎畸形的现象。 二、烷基苯酚(AP) AP主要用于生产AP聚氯乙烯醚、三亚磷酸盐 及AP甲醛浓缩树脂。这些持久稳定的工业化学物 质被广泛应用于洗涤剂、染料、化妆品及杀精子剂 中。4-壬基苯酚(NP)是商品市场中应用最普遍的 AP家族中的一种,市场占有率近85%。NP同样也被 用于制备润滑油添加剂、可塑剂、及用于食品处理和 包装工业的PVC中。 近年有数据显示,NP过量存在于某些日常的食 品中。但至今,有关其生殖系统毒性作用的研究数据 只是从动物模型和体外测试的结果中获得。研究证 明,NP有较弱的雌激素作用,能与生物体内雌激素 受体(ER)结合,显示出雌激素亢进的表现。高剂量 的NP可以促进子宫组织的基因表达,作用类似于 E2[8]。从重组酵母菌,MCF-7细胞培养及子宫滋养层 反应分析中,均证明NP具有较17-E2低3~6个数 量级的雌激素活性。1-二甲胺乙氧基苯基-1,2-苯基-1 -丁烯与ER结合后显示出拮抗作用。服用4mg/(kg·d) 剂量一段时间后,可引起狗肾上腺皮质萎缩和细胞 退化;烷基酚类化合物可以阻止 E2与ER结合,并 能将ER上已结合的激素取代下来;从苯乙烯塑料 试管中游离出来的NP可以诱导人的雌激素敏感型 乳腺癌 MCF-7增生;虹鳟鱼的体外生物评估证实 4-辛基苯酚、2,4,5-T和2,4-D以及苯乙烯等均具有 雌激素活性。 NP对雄性生育能力影响的研究是通过反复接 触相关物质及多代研究而进行的。给新生小鼠8mg/ kg.d进行腹股沟注射,可以导致其生殖器官重量下 降及睾丸下降延迟。DeJager等[9]分别按100,250和 450mg/(kg·d)剂量,对成年雄性小鼠行胃内给药, 并维持了一个生精周期。结果显示,100mg组小鼠 的生精小管受到了损害,450mg组小鼠的睾丸实质 受损及精子计数减少。其他一些研究也认为NP对 妊娠及产后早期雄性大鼠睾丸和附睾具有毒性作 用。用CB-1成年小鼠进行多子代研究,分别按饮用 水50和500μg/L的剂量给予父代4周,以及在妊 娠期,哺乳期,青春前期,青春期和成年期的(F1代) 持续接触药剂,最终在父代和子代的两组小鼠中都 发现顶体的完整性下降。Adeoya-Osiguwa等[10]报道 短期接种0.001~1μmol/L的NP对离体小鼠精子的 获能和顶体反应有明显的刺激作用。 三、氯化烃 175· · 国外医学计划生育/生殖健康分册 2006年 25卷第 3期 有机氯复合物是一种重要的环境污染物其可以 长期滞留于有机体内,不易降解。美国环境保护局确 认的有机氯化物有30种之多。如:多氯联苯基化合 物(PCBs)13种,多氯二苯并呋喃(PCDFs)10种,多 氯二苯对二恶英 (PCDDs)7种,二氯二苯三氯乙 (DDT)及其代谢物(TDE,DDE)等。由于现在仍然使 用的电器和建材等都含有PCBs,所以人类接触此类 物质的风险因素很高。即使在北极地区从未使用过 DDT,也能检测到其残留。另外,DDT具有亲脂性 质,易于在生物体脂肪中蓄积。DDT的降解产物1,1 -二氯-2,2-双(4-氯苯)乙烷(DDT或 TDE)及 1,1-二 氯-2,2-双(4-氯苯)乙烯(DDE)也在环境中到处存在, 且比DDT更富持久性。施用后DDT,有50%能在土 壤中残留10～15年。据检测:全世界的食物中都含 有DDT及其代谢物,这可能是人类接触DDT的最 主要途径。此外,PCBs可以通过焚化而重新形成,能 显著干扰类固醇激素的生理功能,从而严重影响机 体的生长发育[11]。人类接触DDT,PCBs及其相关复 合物的主要途径是对肉,牛奶及奶制品的消耗。就婴 儿而言,母乳是其主要的接触途径;就大多数个体而 言,通过呼吸和皮肤接触而摄入的量可以忽略不计。 PCDDs中以2,3,7,8-四氯二苯对二恶英(TCDD) 是毒性最大、致癌作用最强、研究最多、资料最丰富 的环境污染物。TCDD具有抗雌激素的作用。WHO 根据动物实验中其对肝脏、生殖及免疫毒性的结果, 建议人体耐受量为10pg/(kg·d)。PCBs对于雄性大 鼠或小鼠生殖的影响包括:损伤新生大鼠的繁殖能 力,降低小鼠睾丸中精子浓度,降低大鼠前列腺和大 鼠或小鼠精囊的重量。PCBs及TCDD在离体或在体 情况下,均可损害大鼠及绒猴的生精过程。特别是 Sertoli细胞和早期精子细胞可以表现出形态学的变 化。Raychoudhury等[12]认为类似3,3',4,4'-四氯联苯 (PCB77)的二恶英可直接影响Sertoli细胞。在接触 TCDD后,大鼠和绒猴Leydig细胞损伤明显。对这2个 物种进行组化分析发现,其 3B-羟-类固醇脱氢酶活 性均下降。雄性大鼠在产前及哺乳期接触TCDD可 减少其精子的产生,但并不能影响其生殖能力。因为 大鼠产生的精子数量要远超过保证其繁殖所必须的 精子数量。 目前,还没有相关数据显示人类标准精液参数 (运动性、形态、精子计数)与精液中PCB和-HCH的 浓度有任何关系。然而,Dallinga等[13]报道,在一组具 有正常精液性能的人群中,升高的PCB代谢物的水 平与该人群精子计数下降有很明显的相关性。Rozati 等在一组不育男性的精液中检测到PCB,而在有生 育能力对照组的男性精液中却未检测到。 雄性哺乳动物包括人类在内,其精子必须经历 几次变化才能获得受精能力。在精子通过雌性生殖 道时,其浆膜上会发生几次生化变化,使精子具备产 生顶体反应的能力。将已经完成获能过程的小鼠精 子与接触过PCB的小鼠卵母细胞共同孵育时,繁殖 率会下降[14]。相反,把接触过 PCB的小鼠精子与未 接触过PCB的小鼠卵母细胞共同孵育时,繁殖率不 受影响[15]。虽然PCB可以被生物体利用,产生一系 列效应。但是PCB对人类精子在离体情况下的运动 能力却无影响。Hanf等检测了不同PCDD同类物对 离体情况下的人类精子运动能力的影响。结果发现, TCDD及其他PCDD同类物对离体情况下的人类精 子运动能力无影响。试验表明:高浓度PCB77,126,153 及 118并未影响离体情况下人类精子的运动能力 和活力。在获能过程中,人类精子接触不同的 PCB 同类物,可以导致自发的顶体反应。比较接触 PCB 的精子与未接触PCB的对照组精子,没有发现明显 的区别。但是,不能完全排除这类物质对精子功能 的不利影响。因为在人类生殖道中也发现了其他的 有机卤化复合物和重金属物质。对这些物质间的协 同作用或附加作用以及由此而能产生的效应,目前 还不清楚。这些物质在体情况下对人类的影响也少 有报道。 TCDD对于男性生殖的影响究竟有多大,目前 还无法明确,但众多报道证明睾丸是对TCDD极为 敏感的器官。Schultz等[16]研究发现在体外培养的鼠 与人类睾丸生精小管上皮细胞中都有丰富的芳香烃 受体(AhR)和芳香烃受体核转位子蛋白(Arnt)mRNA 及蛋白表达,加入 100nM的 TCDD后,细胞凋亡增 加,从而影响精子发生。 四、双酚A 现在广泛应用双酚A,例如,作为生产聚碳酸酯 塑胶和环氧树脂的基本化学构件。以双酚A为基本 原料的聚碳酸酯有多种用途,常见于食品容器的塑 胶层、水瓶、微波炉、电子绝缘体材料,也可以用做汽 车部件材料、电器和办公自动仪器的原材料。长期使 用这类用具,由于塑胶老化,双酚A可以进入并污染 环境。很早就知道双酚A具有弱雌激素活性,其雌激 素的潜在作用大约是4-NP的1/10。在体情况下,双 酚A的雌激素效力取决于给药途径。在大鼠,口服双 酚A的生物效应很差,其排泄物中,该物质的量也很 低。在人体,双酚A被葡萄糖苷酸化,立即由肾脏排 176· · 国外医学计划生育/生殖健康分册 2006年 25卷第 3期 出体外。以前,此类物质对人类影响的相关报道是空白, 直到近来才有记载。Schonfelder等[17]测量妊娠妇女外 周血、胎儿脐带血及胎盘组织中双酚A的水平。其浓 度变化范围分别为 0.3~18.9ng/mL,9.2~10.2ng/mL, 1.0~104.9ng/g。 双酚A对雄性生殖系统的影响一直存在争议。 在雄性发育期基因活性的阻断和变化可能改变其成 年期激素反应组织的活性。目前,普遍认为其可以导 致生殖功能下降,主要包括人类男性精子数量减少 和精子质量下降,先天性隐睾和尿道下裂发生率上 升,不育症发生率上升等。双酚A还可与ER结合并 能诱发ER介导的基因表达,乳腺癌和肠癌等多种 激素相关疾病的发生率升高估计与该类污染物有一 定的关系。出生后第21~35天内的大鼠接触双酚 A 2.4μg/(kg·d),会产生抑制血清黄体生成激素和睾酮 水平的作用。此外,Leydig细胞中芳香化酶活性也受 到抑制,会导致雌激素水平下降。围产期雄性大鼠若 按2.4μg/(kg·d)接触双酚 A,会导致其成年后睾丸 间质液中睾酮含量的降低。相反,新生雄性大鼠若 按300μg/(kg·d)接触双酚A,对生殖系统却无影响。 Ema等[18]对两代大鼠进行了双酚A低剂量[0.2,2,20, 200μg/(kg·d)]效应的研究。在F0和F1代大鼠附睾 精子计数和精子活动性上无明显变化。完全不同的是, 若给小鼠按100μg/(kg·d)接触双酚A,持续28d,可 以降低其睾丸和附睾的精子计数。在该实验组中,小 鼠睾丸及精囊的绝对重量下降 [19]。有趣的是,据 Sakaue等[20]报道,在成年大鼠身上即使用非常低剂 量的双酚A,也会出现同样的结果。目前,此类实验 结果用于人类的研究还非常困难。 总 结 环境内分泌干扰物对人类生殖健康的损害涉及 到其发育过程的每一个阶段。其中包括多方面的内 容和比较复杂的生物链关系,他们不是直接作为有 害物质给人体或其他生物体带来异常影响,而是以 类似激素的方式产生作用,使生物体内原有的内分 泌机能出现紊乱,即使摄入极微量,也会造成生物体 的激素分泌失调,生殖器官畸形,甚至癌变。这些物 质对男性生殖的影响可以说是无处不在,衣、食、住、 行、用、行为等都存在其影响男性生殖健康的隐患。 男性生殖道的改变可以是一过性、也可以是长期的, 这主要取决于发育期对影响因素接触时间的长短。 如何彻底避免或根治这些影响因素,还需要进一步 研究。目前,应该对此状况有个充分、全面的认识。认 识提高了,观念转变了,预防和根治的方法就会慢慢 出现。 参 考 文 献 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