劉小強 ,李 丹 ,王 琦 ,任春娥
(1.山東省青島市婦女兒童醫(yī)院,山東 青島 266034; 2.山東省青島市中心醫(yī)院,山東 青島 266031;3.濰坊醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,山東 濰坊 261031)
生殖健康為目前日益凸顯的醫(yī)療難題,環(huán)境污染可引起生殖細胞損傷而導(dǎo)致胎源性疾病發(fā)生,繼而影響胚胎發(fā)育和新生代健康[1-2]。表面活性劑為人工合成的化學(xué)洗滌劑,日常應(yīng)用頻繁,可通過人體直接接觸、餐具、蔬果殘留等多種途徑進入人體。直鏈烷基苯磺酸鈉(linear alkylbenzene sulfonate,LAS)是常見化學(xué)洗滌劑中的表面活性劑成分,在人體內(nèi)含量雖小,但難以消除,長期蓄積會影響動物生殖系統(tǒng)[3-4]。LAS暴露對機體生殖系統(tǒng)的作用受到其暴露的濃度、時間、體內(nèi)代謝方式等多種因素的影響,而在現(xiàn)實生活中受實驗技術(shù)及倫理學(xué)等限制,LAS暴露對宮內(nèi)胚胎及生育功能影響的研究難以展開,主要通過小鼠等動物進行研究[5]。為明確LAS對雌性子代生殖系統(tǒng)的影響,本研究中通過LAS染毒妊娠小鼠,觀察其子代類固醇激素合成情況及可能機制,為預(yù)防和干預(yù)LAS對生殖系統(tǒng)的影響提供依據(jù),現(xiàn)報道如下。
1.1.1 動物
40只妊娠小鼠均來源于南京大學(xué)模式動物研究中心,實驗動物許可證號為scxk(蘇)2010-0001,購買后均單籠飼養(yǎng),自由攝食和飲水,晝夜節(jié)律正常。本研究符合倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn),并經(jīng)我院倫理學(xué)委員會審核批準(zhǔn)。
1.1.2 儀器與試藥
詳見表1。
表1 儀器與試藥名稱及其來源
1.2.1 分組
將40只小鼠進行編號,并按隨機數(shù)字表法分為研究組和對照組,各20只。分組信息貼于籠子顯眼位置,避免后續(xù)處理錯漏。兩組小鼠的性別、妊娠時間、入組時體質(zhì)量等一般資料比較均無明顯差異(P>0.05),具有可比性。詳見表2。
表2 兩組小鼠一般資料比較(n=20)
1.2.2 給藥
研究組于妊娠第5~20天以生理鹽水為溶劑,每天以 150 mg/kg LAS(CAS號為 25155-30-0)灌胃染毒,灌胃溶液體積為每10 g體質(zhì)量 1 mL,期間每5天稱1次體質(zhì)量,并相應(yīng)調(diào)整灌胃溶液體積。對照組小鼠同期每天以等量生理鹽水灌胃。
1.2.3 子代分娩及處理
兩組小鼠均飼養(yǎng)至分娩,期間無死亡,均正常分娩。選出兩組子代雌性小鼠,飼養(yǎng)條件同母代小鼠,飼養(yǎng)、觀察子代雌性小鼠發(fā)育情況至10周齡,子代雌性小鼠發(fā)情間期頸椎脫位處死,取血和卵巢于液氮中速凍冷藏。
1.2.4 血清指標(biāo)檢測
取獲得的血液標(biāo)本以3 500 r/min的轉(zhuǎn)速和3 cm半徑離心處理10 min,分離出上層血清,用于相關(guān)指標(biāo)檢測,采用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法檢測并比較兩組子代雌性小鼠血清卵泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)、雌二醇(E2)及睪酮(T)等類固醇激素水平和血清超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)等氧化應(yīng)激指標(biāo)水平,操作均由同一相關(guān)檢測經(jīng)驗3年以上檢驗科人員進行,具體操作嚴(yán)格儀器及試劑盒說明書進行。
1.2.5 聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)檢測和電泳分析
取子代雌性小鼠卵巢,Trizol法常規(guī)提取總RNA后逆轉(zhuǎn)錄合成 cDNA,以β-actin作為內(nèi)參照,對卵巢中類固醇激素急性調(diào)節(jié)蛋白(StAR)、細胞色素P450膽固醇側(cè)鏈裂解酶(P450scc)mRNA相對表達量進行檢測,其中StAR上游引物為5′-CTGCTAGACCAGCCCATGGAC -3′,下 游 引 物 為 5′-TGATTTCCTTGACATTTGGGTTCC -3′,片段大小 546 bp;P450scc上游引物為5′- TCCAGAGGACCCAGGTTCAA -3′,下游引物為 5′-CATCAGGTGTCAAATCTTGGACTT -3′,片段大小 496bp;β-actin 上游引物為 5′-TAAAGACCTCTATGCCAACACAG - 3′,下游引物為 5′- CACGGATGGAGGGGCCGACTCATC - 3′,片段大小 241 bp。反應(yīng)體系 20 μL,含2 μL 的 10 × Taq Buffer,1.5 μL 的 25 mmol/L MgCl2,1 μL 的 10 mmol/L dNTP,1 μL 的 10 pmol/μL 相應(yīng)上游引物,1 μL 的 10 pmol/μL 相應(yīng)下游引物,1.5 μL 的cDNA 模板,10.5 μL 的 DEPC 水,0.5 μL 的 1 U/μL Taq酶。具體 PCR 反應(yīng)條件:StAR:94℃4 min、94℃0.5 min、50 ℃ 0.5 min、72 ℃0.5 min、72 ℃5 min,共35 個循環(huán);P450scc,94 ℃4 min、94 ℃0.5 min、50 ℃0.5 min、72 ℃0.5 min、72 ℃5 min,共 30 個循環(huán);β-actin反應(yīng)條件與目的條件一致。取5 μL PCR產(chǎn)物常規(guī)行凝膠電泳,紫外燈下拍照后采用Image pro Plus圖像分析系統(tǒng)計算光密度值,將目的基因與β-actin基因光密度值比值為目的基因相對表達量。
采用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析。計量資料均符合正態(tài)分布,組間比較采用獨立樣本 t檢驗,采用Pearson線性相關(guān)分析法分析研究組子代雌性小鼠血清氧化應(yīng)激指標(biāo)水平與其血清類固醇激素水平,以及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
兩組小鼠均為單胎妊娠。研究組子代雌性小鼠13只,雄性7只;對照組子代雌性小鼠15只,雄性5只。
與對照組子代雌性小鼠比較,研究組子代雌性小鼠的血清FSH,LH,E2,T等類固醇激素水平,血清SOD活力,以及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量均降低,血清MDA水平則升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。詳見表3、圖1和圖2。
表3 兩組子代雌性小鼠血清類固醇激素、氧化應(yīng)激指標(biāo)水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量比較(n=20)
圖1 兩組子代雌性小鼠卵巢StAR及mRNA相對表達量
Pearson線性相關(guān)分析結(jié)果顯示,研究組子代雌性小鼠血清 SOD活力與其血清FSH,LH,E2,T等類固醇激素水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量均呈正相關(guān)(r=0.866,0.805,0.798,0.836,0.818,0.897,P<0.05),其血清MDA水平與前述類固醇激素水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量則呈負相關(guān)(r=-0.811, -0.835, -0.872, -0.818, -0.806, -0.857,P < 0.05)。
圖2 兩組子代雌性小鼠卵巢P450scc mRNA相對表達量
本研究中采用LAS灌胃妊娠小鼠,并以生理鹽水灌胃為對照,觀察了胚胎期LAS暴露對子代小鼠卵巢類固醇激素合成的影響。結(jié)果顯示,相對于生理鹽水對照組,LAS灌胃妊娠小鼠的子代雌性小鼠的血清FSH,LH,E2,T等類固醇激素水平及卵巢 StAR和 P450scc mRNA相對表達量均降低,其機制可能為LAS導(dǎo)致的生殖細胞結(jié)構(gòu)破壞和凋亡導(dǎo)致類固醇激素合成能力降低,可引發(fā)生殖系統(tǒng)功能紊亂,降低生殖系統(tǒng)功能。LAS為表面活性劑的主要成分,而表面活性劑在日常洗滌中應(yīng)用普遍,因此人體普遍暴露在LAS中,雖量較小,但長期蓄積可能對人體造成一定影響[6-7]。人體中生殖器官極易受到環(huán)境因素的影響,而胚胎期及青春期生殖系統(tǒng)發(fā)育高峰若受到化學(xué)污染物的影響可影響生殖細胞功能,導(dǎo)致體內(nèi)內(nèi)分泌異常,影響生殖系統(tǒng)激素合成分泌,影響生殖功能[8-10]。竇曉衛(wèi)等[11]和韓海艷等[12]的研究均證實了LAS在生殖能力上的負面作用,這與本研究結(jié)果一致。故對LAS相關(guān)生殖系統(tǒng)不良影響進行防治十分重要,明確LAS在生殖系統(tǒng)中的具體影響及其機制可為其相關(guān)不良影響的防治提供依據(jù)。
LAS進入人體后需氧化降解,因此可引發(fā)體內(nèi)自由基水平的明顯升高,從而導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化增強和抗氧化酶活力降低[13]。已有研究證實,LAS可引發(fā)抗氧化能力的降低而導(dǎo)致肝臟功能損傷[14-15]。因此,氧化應(yīng)激的增強亦可能為LAS影響卵巢類固醇激素合成的重要途徑。本研究中亦關(guān)注了LAS對子代雌性小鼠氧化應(yīng)激狀況的影響,結(jié)果顯示,相對于生理鹽水對照組,LAS灌胃妊娠小鼠的子代雌性小鼠的血清SOD活力降低而血清MDA水平則升高,其氧化應(yīng)激反應(yīng)嚴(yán)重,而抗氧化應(yīng)激能力降低,進一步證實了“LAS通過促進氧化應(yīng)激導(dǎo)致妊娠小鼠的子代雌性小鼠卵巢類固醇激素合成功能降低”的假設(shè),亦與趙文紅等[14-15]的研究中LAS通過氧化應(yīng)激途徑影響細胞功能,造成器官損傷的結(jié)論一致,提示抗氧化可能為減輕LAS對機體造成不良影響的途徑。
本研究結(jié)果顯示,隨著LAS灌胃妊娠小鼠的子代雌性小鼠血清 SOD活力的降低,其血清 FSH,LH,E2,T等類固醇激素水平同步降低,而隨著血清MDA水平的升高,其血清FSH,LH,E2,T等類固醇激素水平規(guī)律下降[16],提示其氧化應(yīng)激指標(biāo)可能與血清類固醇激素水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量相關(guān)。進一步的Pearson線性相關(guān)分析結(jié)果顯示,研究組子代雌性小鼠血清SOD活力與其血清類固醇激素水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量均呈正相關(guān),其血清MDA水平與其血清類固醇激素水平及卵巢StAR和P450scc mRNA相對表達量則呈負相關(guān),受LAS影響妊娠小鼠的子代雌性小鼠氧化應(yīng)激狀態(tài)異常,且與其類固醇激素水平和卵巢類固醇激素合成能力相關(guān),進一步證實了胚胎期LAS通過促進氧化應(yīng)激導(dǎo)致妊娠小鼠的子代雌性小鼠卵巢類固醇激素合成功能降低。
綜上所述,LAS可影響雌性小鼠卵巢類固醇激素合成,而氧化應(yīng)激可能為LAS影響卵巢類固醇激素合成的機制和干預(yù)依據(jù)。在LAS暴露廣泛的情況下,適當(dāng)抗氧化干預(yù)可能減少其對子代卵巢類固醇激素合成的影響,改善子代生殖系統(tǒng)功能,尚需進一步研究證實。
[1]孟 曄,呂萍萍,黃荷鳳.孕期不良暴露與成年期疾病[J].國際生殖健康/計劃生育雜志,2015,34(4):304 - 308.
[2]黃鶴歸.孕期不良環(huán)境與胎源性疾病[J].醫(yī)學(xué)新知雜志,2013,23(5):309 - 311.
[3]趙文紅,張 雯.直鏈烷基苯磺酸鈉對小鼠皮膚組織老化的促進作用[J].中國老年學(xué)雜志,2017,37(4):825 - 827.
[4]Souza LF,F(xiàn)lorencio L,Gavazza S,et al.Methanogenic activity inhibition by increasing the linear alkylbenzene sulfonate(LAS)concentration[J].J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng,2016,51(8):656 - 660.
[5]張 穎,任春娥,喬鵬云,等.直鏈烷基苯磺酸鈉對雄性小鼠生精功能亞慢性毒性作用研究[J].生殖醫(yī)學(xué)雜志,2012,21(5):459 - 464.
[6]Motteran F,Braga JK,Silva EL,et al.Kinetics of methane production and biodegradation of linear alkylbenzene sulfonate from laundry wastewater[J].J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng,2016,51(14):1288 - 1302.
[7]Zhu W,Chen H,Guo L,et al.Effects of linear alkylbenzene sulfonate(LAS) on the interspecific competition between Microcystis and Scenedesmus[J].Environ Sci Pollut Res Int,2016,23(16):16194-16200.
[8]黃秋馳,王燕燕,楊 燕,等.環(huán)境中鎘暴露對生殖系統(tǒng)影響的研究進展[J].環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志,2014,4(4):413 - 417.
[9]馬明月,張玉敏.孕期暴露雙酚A對子代雌性大鼠卵巢類固醇激素合成的影響[J].工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病,2015,41(1):7 -10.
[10]趙文紅,張 鼎,周純先,等.直鏈烷基苯磺酸鈉對黑腹果蠅生殖能力及壽命的影響[J].中南大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2011,36(2):154 - 158.
[11]竇曉衛(wèi),任春娥,柏宏偉,等.直鏈烷基苯磺酸鈉對小鼠精子成熟和生育能力的影響[J].遼寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2013,34(1):12-14.
[12]韓海艷,任春娥,喬鵬云,等.LAS對雄性小鼠及其子代生精功能毒性作用的研究[J].現(xiàn)代婦產(chǎn)科進展,2013,22(8):622-625.
[13]趙文紅,王金花.直鏈烷基苯磺酸鈉致小鼠皮膚組織氧化應(yīng)激及膠原改變[J].中南大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2015,40(6):585-591.
[14]趙文紅,張建國,江城梅.直鏈烷基苯磺酸鈉致小鼠肝臟氧化損傷的作用[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2012,34(7):605 -608.
[15]趙文紅,趙 紅,王開磊,等.直鏈烷基苯磺酸鈉致人張氏肝細胞損傷的毒性作用[J].衛(wèi)生研究,2016,45(2):263 -267.
[16]趙文紅,崔慧嫻.茶多酚對直鏈烷基苯磺酸鈉致小鼠皮膚損傷的保護作用[J].茶葉科學(xué),2016,36(5):461 - 468.