环境雌激素- - 双酚A(BPA)化学结构与雌激素类似,动物实验已经证实其具有雌激素样活性,能竞争性结合雌激素受体(Estrogen receptor,ER),产生相应的毒性效应,许多研究已证实,BPA具有明显的雄性生殖系统毒性作用,但作用机制尚不完全清楚。雌激素受体包括ERα、ERβ和G蛋白偶联雌激素受体(GPER),并通过基因组和非基因组作用机制发挥作用。我们的试验研究发现BPA影响雄性生殖细胞胞内钙稳态,本项目在前期工作的基础上,通过观察雌激素受体介导的BPA对雄性生殖细胞钙离子通道、调控胞内钙离子浓度的受体以及相关信号通路的影响,运用雌激素受体基因敲除小鼠体内和体外试验,从基因、蛋白水平,在胞膜、胞内、胞核几个环节探讨BPA通过雌激素受体对雄性生殖细胞胞内钙稳态的影响及其作用机制,探索BPA雄性生殖毒性机制,寻找BPA的作用靶标,并为其它环境雌激素雄性生殖毒性机制提供理论依据。
Bisphenol A;Estrogen receptors;Male reproduction;Toxicology;Calcium homeostasis
环境雌激素——双酚A(BPA)化学结构与雌激素类似,动物实验证实其具有拟雌激素样活性,能竞争性结合雌激素受体(Estrogen receptor, ER),产生相应的毒性效应。既往研究显示,BPA具有明显的雄性生殖毒性作用,但作用机制尚不完全清楚。我们的研究发现,BPA可破坏生殖细胞的钙稳态,进而可能导致生殖细胞的损伤,主要表现为1、BPA处理后,可降低野生型、α-ERKO和β-ERKO小鼠的附睾脏器系数以及精子畸形率,增加睾丸组织中Cav3、RyRs的表达,下调IP3Rs的表达水平。在α-ERKO小鼠附睾中,BPA可减少Cav3.3、RyRs、IP3R1和IP3R3的表达。在β-ERKO小鼠附睾中,BPA可降低RyR2、RyR3、IP3R1和IP3R2的表达水平,但增加RyR1的表达水平。在野生型小鼠附睾中,BPA使Cav3.3、IP3R1和IP3R2表达水平降低,Cav3.1、Cav3.2和RyRs水平升高。2、BPA对小鼠生精细胞T型Ca2+电流具有抑制作用,呈浓度依赖性,并使T型钙通道的激活曲线和失活曲线均向超极化方向移动,斜率因子增大。3、不同浓度的BPA可增加胞内钙的荧光强度,呈剂量依赖性。4、BPA可引起睾丸支持细胞TM4细胞活力下降,上调ERβ和钙调蛋白(CaM)的表达,激活CaMKII,促进细胞色素C从线粒体向胞浆的释放,增加BAX的表达,下调Bcl-2浓度,水解激活Caspase-3。而用CaM抑制剂W7, CaMKII抑制剂KN62与细胞共孵后,BPA引起凋亡蛋白Cleaved Caspase-3的表达明显降低。类似的结果在BPA作用小鼠精母细胞系GC-2的过程中亦得到验证。我们研究表明,BPA可能作用于雌激素受体,且对α-ERKO小鼠的生殖损伤更明显。另外,BPA可影响钙稳态和相应的Ca2 +信号通路CaM-CaMKII,引起细胞损伤。我们通过观察雌激素受体介导的BPA对雄性生殖细胞钙离子通道及相关信号通路的影响,探索BPA雄性生殖毒性机制,寻找BPA的作用靶标,并为其它环境雌激素雄性生殖毒性机制提供理论依据。