邻苯二甲酸酯侧链长度与雄性生殖毒性的相关性及分子机制研究

Phthalate esters (PAEs) are widely distributed environmental pollutants. They have been identified as endocrine-disrupting chemicals. Human exposure to PAEs has been linked to the adverse effects of reproduction,child development and metabolic disturbance. Their impairment of male reporduction have been concerned as a public health problem. Because of the fact that PAEs is a family chemicals with the same phthalic acid but the different carbon side-chains,PAEs show much diversity in their metabolic processes(e.g.,hydrolysis and oxidation)in human body.Their male reproductive toxicity are also discrepant. We hypothesize that PAEs side chains are associated with their specific toxicity, and the lengthes of the side chains may play the key roles in oxidative stress, sexual steroid hormone disruption, and sexual organ development. In this study, we intend to explore the toxicology differences of the different PAEs by using Leydig cell model. The detoxification from oxidation stress, DNA methylation for genetic regulation and sterogenesis will be investigated. The study will help us understand PAEs' structure-activity relationship, improve our knowledge of their reproductive toxicology and provide reliable scientific reference on the safe and rational use of PAEs in our daily life.

邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）已成为一种环境中广泛存在的具有内分泌干扰作用的有机污染物，人群的普遍暴露及其健康效应，包括对男性生殖健康的影响，已越来越被公众和学术界关注。基于不同类型PAEs的侧链结构多样性、代谢的差异以及对男性生殖健康的不同影响，我们提出PAEs的侧链长短与毒性相关的假说：PAEs侧链长度是其通过氧化应激和干扰内固醇类性激素分泌影响雄性生殖健康的关键因素。本项目拟利用小鼠睾丸间质细胞模型，采用不同侧链长度的PAEs进行暴露，通过分析PAEs代谢、氧化应激、表观遗传修饰、 类固醇性激素分泌，研究不同类型PAEs的毒性差异，认知PAEs结构形态与其毒性的相关性，为阐明PAEs的男性生殖毒理提供参考，为安全合理利用PAEs提供科学依据。

研究背景：邻苯二甲酸酯（PAEs）作为一类含有苯甲酸结合不同结构侧链的酯类化合物，由于其结构直接影响化合物的理化性质和应用途径，造成合成和使用的PAEs种类繁多。PAEs的暴露与其干扰生殖健康已引起公众和学术界广泛关注。.主要研究内容：基于PAEs的结构影响其生殖毒性的科学假设。本项目结合体外细胞模型和人群流行病学研究，探讨了PAEs的结构与其生殖毒性效应的相关性。（1）本项目选取小鼠睾丸间质细胞(murine Leydig tumor cell, MLTC-1)作为体外细胞模型，考察了10种（DMP, DEP, DBP, DEHP, DBzP, MMP, MEP, MBP, MEHP, MBzP）不同侧链结构的邻苯二甲酸酯（Phthalic Acid Esters, PAEs）的内分泌干扰和生殖毒性作用差异，具体考察了在PAEs结构差异与其代谢、氧化应激诱导、表观遗传修饰以及类固醇激素合成干扰的关联性及其分子机制研究。（2）通过人群流行病学数据，研究了不同类型的PAEs环境剂量暴露下，对尿液类固醇激素和小分子代谢物的干扰作用以及对精子印记基因和基因组DNA甲基化修饰作用。.研究结果： （1）PAEs结构（酯键数量和侧链长度）直接影响其水解、细胞毒性、表观遗传修饰、代谢以及内分泌干扰效应。中长链PAEs（DBP、DEHP、DBzP）的水解速率显著慢于短链(DMP、DEP)；而对细胞氧化胁迫诱导能力和人群尿液的氧化胁迫代谢标志物影响方面以及精子DNA甲基化表观遗传修饰，双酯大于单酯，中长链大于短链；对细胞和人群的类固醇激素（孕酮、雄烯二酮、睾酮）和小分子代谢物（脂肪酸、谷胱甘肽、前列腺素）干扰方面，中长链干扰能力要强于短链。（2）PAEs对内分泌干扰作用同时呈现剂量效应。在睾丸细胞模型和人群流行病数据均发现低剂量的PAEs能够诱导类固醇激素合成分泌，而高剂量PAEs则呈抑制效应。PAEs的生殖毒性效应可能通过诱导氧化胁迫，从而干扰类固醇激素合成通路基因表达，从而影响激素的分泌和相关代谢物的合成。.科学意义：基于本研究证实的PAEs干扰生殖健康的结构效应和剂量效应，研究结果有望为合理应用PAEs提供科学参考以及准确评估PAEs暴露风险提供理论依据。