呂　琳,董夢琦,秦占芬*

低劑量雙酚A影響哺乳動物神經(jīng)發(fā)育研究現(xiàn)狀及爭議

呂琳1,2,董夢琦1,2,秦占芬1,2*

(1.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點實驗室,北京 100085；2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

為全面認(rèn)識低劑量BPA(雙酚A)對哺乳動物神經(jīng)發(fā)育的影響,本文從中國知網(wǎng)、PubMed和Web of Science 3個數(shù)據(jù)庫中獲取了國內(nèi)外關(guān)于低劑量BPA影響哺乳動物神經(jīng)發(fā)育的研究報道,并使用toxR工具對其可信度進行評估,最終篩選獲得26項相關(guān)研究;從美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)工作網(wǎng)站上獲取最新BPA毒性報告1篇.通過比較分析這些研究,發(fā)現(xiàn)大部分研究報道低劑量BPA暴露導(dǎo)致哺乳動物神經(jīng)行為、特定腦區(qū)內(nèi)組織學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞特征、神經(jīng)遞質(zhì)和激素穩(wěn)態(tài)、腦中關(guān)鍵基因表達以及表觀遺傳特征發(fā)生改變.但是,就導(dǎo)致的神經(jīng)行為的改變而言,一些研究的結(jié)果并不一致甚至有諸多矛盾之處.這些不一致的結(jié)果可能與動物實驗設(shè)計的差異有關(guān),其中神經(jīng)行為測試的質(zhì)量控制和統(tǒng)計方法中統(tǒng)計單元的選擇對于研究結(jié)果的影響尤其值得關(guān)注.總之,從目前的文獻來看,低劑量BPA對哺乳動物神經(jīng)發(fā)育的影響尚待進一步的確認(rèn).

雙酚A；腦發(fā)育；發(fā)育神經(jīng)毒性；行為測試；質(zhì)量控制

雙酚A(BPA)為高產(chǎn)量化學(xué)品,主要用于合成聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂等高分子材料,后者用來制造各類消費品,如食品容器或者食品容器的內(nèi)涂層.另外,單體的BPA在熱敏紙、化妝品、個人護理品、衣物、玩具等消費品中也有應(yīng)用.通過日常使用接觸這些消費品、攝入被污染的食物等途徑,普通人群每天持續(xù)暴露BPA,據(jù)估算BPA的日攝入量在0.01～ 4.5μg/kg體重.因此,在血液、尿液、胎盤、母乳等人體樣品中普遍有BPA存在[1-3],血清中濃度甚至可達mmol水平[4].因此,BPA的毒性效應(yīng)和健康影響一直受到關(guān)注.

神經(jīng)毒性研究報道,哺乳動物發(fā)育過程中暴露BPA會導(dǎo)致其在后期出現(xiàn)神經(jīng)行為異常,且伴隨關(guān)鍵腦區(qū)細(xì)胞和分子特征的改變[5-7].同時,有人群流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,兒童焦慮、注意力缺陷等神經(jīng)行為的異常與母親孕期尿液中的BPA濃度相關(guān)[8],這些人群數(shù)據(jù)為動物實驗結(jié)果提供了支持.為此,一些研究人員主張BPA具有神經(jīng)發(fā)育毒性,應(yīng)該加強監(jiān)管.但是,來自化學(xué)品監(jiān)管部門的數(shù)據(jù)認(rèn)為,低劑量的BPA沒有包括發(fā)育神經(jīng)毒性在內(nèi)的明顯的毒性效應(yīng).當(dāng)綜合評估BPA毒性效應(yīng)的已有文獻時,監(jiān)管部門依舊堅持認(rèn)為,雖然有數(shù)據(jù)提示BPA具有潛在的發(fā)育神經(jīng)毒性及其他毒性的風(fēng)險,但同時存在不一致的結(jié)果,需要進一步的研究[9].盡管如此,本著預(yù)防的原則,目前加拿大、美國、歐盟等一些國家或地區(qū)已經(jīng)禁止了BPA在嬰兒奶瓶中使用,但更多的產(chǎn)品中仍然有BPA的大量使用.

為全面認(rèn)識BPA發(fā)育神經(jīng)毒性研究現(xiàn)狀,探討科學(xué)界、監(jiān)管界關(guān)于BPA安全性爭議的原因,有必要對相關(guān)文獻進行系統(tǒng)分析.本文在中國知網(wǎng)、PubMed及Web of Science數(shù)據(jù)庫中,以“雙酚A& 神經(jīng)發(fā)育毒性/腦/行為”或“bisphenol A & Developmental neurotoxicity/brain/behavior”為關(guān)鍵詞進行檢索,以美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)規(guī)定的每日容許攝入量(ADI)50μg/kg·bw/天為標(biāo)準(zhǔn)[10],篩選關(guān)注該劑量或低于該劑量的BPA哺乳動物神經(jīng)發(fā)育毒性相關(guān)文獻.為了確定所得文獻的可信度,使用ToxR工具[11]對所得文獻進行評估,最終獲得26篇符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(見表1).其中,有6篇文獻缺少對實驗動物只數(shù)的表述,但在綜合評估其文獻內(nèi)容后,認(rèn)為其結(jié)果較為可信,可以用于文分析討論.此外,從美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)工作網(wǎng)站上獲取最新BPA毒性報告1篇.在此基礎(chǔ)上,本文綜述BPA對哺乳動物行為、腦組織中細(xì)胞行為、腦中關(guān)鍵效應(yīng)分子、腦中關(guān)鍵基因表達以及表觀遺傳修飾的影響相關(guān)報道,并對部分研究結(jié)果存在差異的原因進行討論.

表1 低劑量雙酚A暴露對哺乳動物神經(jīng)發(fā)育的影響

續(xù)表1

注:表中暴露劑量單位均為μg/(kg·d);GD表示妊娠天數(shù),PND表示產(chǎn)后天數(shù).

1 低劑量BPA哺乳動物發(fā)育神經(jīng)毒性研究現(xiàn)狀

1.1 低劑量BPA對哺乳動物神經(jīng)行為的影響

神經(jīng)行為異常是化學(xué)品神經(jīng)發(fā)育毒性的直觀效應(yīng)之一.一些動物研究顯示,發(fā)育過程中接觸低劑量BPA會導(dǎo)致動物行為學(xué)指標(biāo)發(fā)生改變.孕期-哺乳期是哺乳動物腦發(fā)育的關(guān)鍵時期,所以幾個研究集中在這一時期對孕鼠進行低劑量BPA持續(xù)暴露,待子鼠進入青春期或成年后對其進行行為學(xué)測試. Change及其團隊通過灌胃方式對Sprague- Dawley大鼠進行了40μg/(kg·d) BPA暴露,將其子鼠飼養(yǎng)至成年,發(fā)現(xiàn)BPA暴露組的子鼠在莫里斯水迷宮試驗(MWM)中逃脫時間增長,指示子鼠空間記憶能力受損[12].Poimenova等[13]則令Wistar大鼠在這一時期通過飲食途徑攝入相同劑量BPA,對子鼠進行Y迷宮訓(xùn)練試驗,發(fā)現(xiàn)其進入新異臂的次數(shù)顯著減少,這同樣指示了空間記憶能力的損傷.除此之外,Chang的團隊還發(fā)現(xiàn)雌性子鼠同時出現(xiàn)了焦慮樣行為,這表明BPA還使動物出現(xiàn)了情緒異常[12].類似地,Kumar等人對小鼠進行50μg/(kg·d)劑量的BPA灌胃,在曠場試驗中發(fā)現(xiàn)雄性子鼠出現(xiàn)焦慮樣行為,雌性子鼠卻未出現(xiàn)明顯的焦慮反應(yīng)[14].Jones等[15]則在Long-Evans大鼠的食物中加入BPA,使其攝入劑量為5μg/(kg·d),然后在高架迷宮(EPM)中分別觀察雌性子鼠和雄性子鼠的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)BPA消除了兩性子鼠在EPM中表現(xiàn)的性別差異,這可能指示了BPA對動物焦慮反應(yīng)性別差異的影響.另外,Dessi- Fulgheri等[16]還觀察到了雌性子鼠社交等行為的雄性化.這些研究均認(rèn)為,孕期-哺乳期持續(xù)接觸BPA會導(dǎo)致子鼠出現(xiàn)神經(jīng)行為的異常,且部分影響可能是性別相關(guān)的.

除孕期-哺乳期持續(xù)暴露外,僅在發(fā)育過程中某一階段接觸BPA的子鼠也出現(xiàn)了行為學(xué)指標(biāo)的改變.Gioiosa等[17]在圍產(chǎn)期通過飲食途徑對母鼠進行10μg/(kg·d)的BPA暴露,發(fā)現(xiàn)其子鼠在新異性探索行為測試、曠場測試以及EPM中的性別差異消失. Zhang等[18]則在哺乳期對母鼠進行了0.5μg/(kg·d)的BPA皮下注射后,同樣觀察到子鼠在Y迷宮中表現(xiàn)出空間記憶能力的下降.另外,有四項研究分別在青春期對子鼠進行了40μg/(kg·d) BPA暴露.其中, Della Seta等[19]觀察了雄性子鼠性成熟后的生殖行為,發(fā)現(xiàn)其嗅探行為減少,Bowman團隊[20]通過對象放置試驗發(fā)現(xiàn)子鼠的空間記憶能力下降,Tandon等[21]通過條件及被動回避測試得到了同樣的結(jié)論. Xu等[22]則在曠場試驗、EPM和MWM中觀察到了子鼠多種行為的性別差異消除[22].這些研究均顯示,BPA在關(guān)鍵發(fā)育階段暴露對動物神經(jīng)行為產(chǎn)生了影響.

值得注意的是,盡管上述研究中都出現(xiàn)了某些行為學(xué)測試的陽性結(jié)果,但是也存在某些陰性的結(jié)果,尤其在這些研究之間,存在諸多矛盾之處(表2).Ferguson等[23]在孕期哺乳期對母鼠進行了一系列濃度的BPA灌胃,在曠場試驗、迷宮試驗中均未觀察到BPA對子鼠行為產(chǎn)生任何顯著影響;Rebuli團隊[24]以同樣的方案進行暴露,在EPM中也未觀察到BPA的影響.同樣使用MWM和EPM進行測試時,使用灌胃方法進行暴露的Chang團隊[13]觀察到BPA影響了鼠在MWM中的表現(xiàn),但未影響其在EPM中的行為,而使用飲食暴露的Jones[15]卻觀察到了完全相反的現(xiàn)象.Poimenova等[12]的實驗中,雌性小鼠出現(xiàn)焦慮樣行為,Kumar等[14]的研究卻顯示雄性小鼠出現(xiàn)焦慮、雌性小鼠無顯著性差異.另外, Xu報道了青春期BPA暴露會導(dǎo)致鼠出現(xiàn)社交行為改變[22],但Della Seta等[19]卻未觀察到這一現(xiàn)象.

表2 低劑量BPA暴露對哺乳動物行為影響的實驗結(jié)果差異

總體來說,已有研究顯示BPA對動物神經(jīng)行為存在潛在的影響,但目前并未得到一致的結(jié)論,其具體效應(yīng)仍需進一步研究.

1.2 BPA對哺乳動物特定腦區(qū)內(nèi)組織學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞特征的影響

除神經(jīng)行為學(xué)指標(biāo)外,腦組織形態(tài)以及其中細(xì)胞特征也是指示腦發(fā)育的重要指標(biāo).神經(jīng)元突觸是神經(jīng)系統(tǒng)中的功能單位,其數(shù)量與形態(tài)的正常與否指示了腦發(fā)育過程是否受到干擾.海馬是腦中負(fù)責(zé)記憶、學(xué)習(xí)功能的主要結(jié)構(gòu),其中神經(jīng)元形態(tài)是評價化學(xué)品神經(jīng)發(fā)育毒性的指標(biāo)之一.Kimura等[25]在GD8-18對孕鼠進行40μg/(kg·d) BPA暴露后,觀察到子鼠海馬中突觸密度下降、分支減少,且這一改變在其成年后依然存在.如前所述,Zhang等[18]通過行為學(xué)測試觀察到BPA損傷鼠的空間記憶能力,與此同時,該研究也觀察到了海馬中突觸密度的改變[18]. Bowman等[20]報道了類似的發(fā)現(xiàn),并認(rèn)為這二者是相關(guān)的.

神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)的增殖及分化異常可能說明腦發(fā)育過程受到了干擾.一些研究使用BrdU、Ki67等標(biāo)記正在增殖的NSCs,結(jié)果顯示,發(fā)育過程中低劑量BPA暴露會抑制腦中神經(jīng)干細(xì)胞的增殖[26-29],Nakamura等[29]的研究顯示這種抑制出現(xiàn)在子鼠接觸藥物一段時間后.BPA還可能影響NSCs的命運決定,Tiwari的團隊進行了兩項研究,發(fā)現(xiàn)BPA造成子鼠海馬和腦室下區(qū)(SVZ)中神經(jīng)源性標(biāo)記物含量降低,認(rèn)為BPA抑制了NSCs向神經(jīng)譜系的分化[26-27].Tandon等[21]通過標(biāo)記髓磷脂等髓鞘標(biāo)記物發(fā)現(xiàn),BPA干擾了海馬中髓鞘形成過程.Kumar等[14]則通過標(biāo)記不同類型神經(jīng)突觸發(fā)現(xiàn),BPA造成子鼠大腦皮層中興奮性和抑制性突觸比例改變,他們認(rèn)為這是子鼠出現(xiàn)焦慮樣行為的原因.

從已有研究來看,低劑量BPA在組織、細(xì)胞層面影響腦發(fā)育過程,主要表現(xiàn)為突觸形成改變和NSCs增殖及分化受到干擾.

1.3 BPA對哺乳動物神經(jīng)遞質(zhì)和激素的影響

神經(jīng)遞質(zhì)的合成及代謝穩(wěn)態(tài)是評估腦功能的指標(biāo)之一,有研究報道了BPA對這一過程產(chǎn)生了干擾.幾項研究分別對處于重要發(fā)育時期的鼠進行低劑量BPA暴露后,在其青春期或成年后檢測了其血清或腦組織中幾種重要神經(jīng)遞質(zhì)的水平,發(fā)現(xiàn)BPA會影響動物體內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)水平,例如多巴胺[30]、5-羥色胺[18,31]、谷氨酸[18]、乙酰膽堿[18]等.部分研究還發(fā)現(xiàn),這種遞質(zhì)水平的變化同時伴隨著其與其代謝產(chǎn)物比例的改變,因此,BPA可能干擾了腦中神經(jīng)遞質(zhì)的代謝穩(wěn)態(tài)[30-31].另外,也有研究顯示了這種干擾的性別相關(guān)性[18].

目前,BPA被認(rèn)為具有內(nèi)分泌干擾作用,其對腦中重要激素的作用也是神經(jīng)發(fā)育毒性關(guān)注的指標(biāo).Fahrenkopf和Wagner的研究顯示,孕期BPA暴露會以ER依賴的方式誘導(dǎo)小鼠大腦視前內(nèi)側(cè)核中細(xì)胞的孕激素受體表達,說明BPA干擾了腦中雌激素的作用過程[32].Fernandez等[33]則發(fā)現(xiàn)BPA會影響子鼠血清中的甲狀腺素(T4)水平,但對三碘甲狀腺原氨酸(T3)水平無顯著影響.

1.4 BPA對哺乳動物腦中關(guān)鍵基因表達及重要信號通路的影響

有研究在孕期及哺乳期對孕鼠進行環(huán)境劑量BPA暴露后將其子鼠飼養(yǎng)至成年,然后檢測腦中關(guān)鍵基因的表達水平.據(jù)報道,BPA對多種基因的表達水平產(chǎn)生了干擾.Malloy等[34]發(fā)現(xiàn)小鼠在孕期-哺乳期通過飲食攝入BPA后,其大腦中關(guān)鍵基因如鉀電壓門控通道蛋白Kcnq1、DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1、tet甲基胞嘧啶雙加氧酶Tet1/2的表達水平上調(diào),而這些基因的表達水平可能與膠質(zhì)細(xì)胞分化相關(guān). Tandon及其團隊對大鼠進行BPA灌胃后檢查了其大腦基因表達水平,發(fā)現(xiàn)其中少突膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物PLP、Olig1、MBP等分子表達水平降低[21].除大腦外,Cao等[35-36]還發(fā)現(xiàn)BPA對下丘腦雌激素受體相關(guān)基因表達水平產(chǎn)生影響.

發(fā)育過程中,不同時空位置、不同種類的細(xì)胞中的基因表達受到多種信號通路的調(diào)節(jié).在腦發(fā)育過程中,較為重要的信號通路包括Wnt、Notch、BMP等.研究人員推測,如果這些信號通路受到干擾,腦發(fā)育就可能受到影響.Tiwari團隊[26-27]的研究顯示,BPA對腦中的Wnt信號通路產(chǎn)生干擾,改變了其靶基因的表達水平,且這種干擾并非只是分子層面的,其最終造成了海馬神經(jīng)干細(xì)胞的異常增殖;當(dāng)使用外源物質(zhì)逆轉(zhuǎn)這種干擾時,這種異常增殖也隨之消失;研究認(rèn)為,BPA確實影響了腦細(xì)胞中的Wnt信號通路,并由此干擾了腦的發(fā)育.Tandon等[21]則在觀察到BPA影響鼠行為以及髓鞘形成的同時發(fā)現(xiàn), BPA改變了大腦中Notch信號通路相關(guān)基因的表達水平,如Notch受體Notch1、配體Jagged1、靶基因Hes1等,這說明BPA干擾了腦中的Notch信號通路.

綜合來看,在基因表達調(diào)控層面,BPA對腦發(fā)育產(chǎn)生了一定的影響.

1.5 BPA對哺乳動物腦細(xì)胞中表觀遺傳修飾的影響

腦發(fā)育過程中,DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳修飾機制能夠影響神經(jīng)干細(xì)胞命運決定等過程[37],還參與了腦的性二態(tài)分化[38].Yaoi等[39]對鼠進行低劑量BPA暴露后對其腦細(xì)胞進行了限制性標(biāo)記基因組掃描(RLGS),發(fā)現(xiàn)其中多個基因啟動子CpG島甲基化水平改變.Kumar等[40]也關(guān)注了BPA對大腦表觀遺傳修飾的改變,發(fā)現(xiàn)BPA不僅降低了大腦皮層和海馬中的DNA甲基化水平,還升高了組蛋白乙酰化水平.由此可見,發(fā)育過程中的BPA接觸會導(dǎo)致動物腦中表觀遺傳修飾水平改變.

綜上所述,現(xiàn)有低劑量BPA神經(jīng)發(fā)育毒性研究顯示,特定腦區(qū)內(nèi)組織學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞特征、神經(jīng)遞質(zhì)和激素穩(wěn)態(tài)、腦中關(guān)鍵基因表達以及表觀遺傳特征等非經(jīng)典神經(jīng)毒性指標(biāo)均受到BPA影響.但是,經(jīng)典的神經(jīng)毒性指標(biāo),即神經(jīng)行為的相關(guān)研究所得結(jié)論存在較大分歧.因此從目前的文獻來看,低劑量BPA對神經(jīng)發(fā)育的影響仍需進一步研究明確.

2 BPA研究結(jié)果的不一致性分析

盡管眾多科學(xué)研究均報道了BPA對動物的腦發(fā)育過程具有干擾作用,但這一觀點并未完全被化學(xué)品監(jiān)管部門認(rèn)可.歐盟化學(xué)品管理局(ECHA)、美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)等化學(xué)品監(jiān)管機構(gòu)分別綜合審查了BPA神經(jīng)發(fā)育毒性的相關(guān)研究報道后,在BPA毒性報告中都陳述了其潛在的神經(jīng)發(fā)育毒性風(fēng)險,但并未因此提升BPA的管控力度.目前,FDA在官方網(wǎng)站上標(biāo)稱BPA是“安全(SAFE)”的.這與大部分科學(xué)研究得到的結(jié)論相反.化學(xué)品監(jiān)管機構(gòu)得出這一結(jié)論的主要原因是,現(xiàn)有的BPA神經(jīng)發(fā)育毒性研究結(jié)果之間存在分歧.很多因素可能會導(dǎo)致這種差異性結(jié)果的出現(xiàn),具體分析如下:

第一,實驗動物品系可能是影響因素之一.首先,不同品系的鼠之間認(rèn)知能力存在差異,這導(dǎo)致其在迷宮試驗等行為學(xué)測試中的表現(xiàn)差異較大,會影響神經(jīng)毒理學(xué)實驗的結(jié)果[41].另外,不同品系鼠的腦發(fā)育過程對于不同物質(zhì)的敏感性也有所不同.例如,美國國家環(huán)境健康科學(xué)研究所(NIEHS)和FDA共同發(fā)起了“學(xué)術(shù)界和監(jiān)管機構(gòu)對雙酚A毒性的聯(lián)合研究”(CLARITY-BPA)項目,并與毒理學(xué)研究人員開展了合作研究.與先前的研究不同,這些研究未觀察到BPA對動物非生殖行為產(chǎn)生影響.但同時,他們也未在所設(shè)置的對照組中觀察到預(yù)期的性別差異[42].經(jīng)過分析,研究人員認(rèn)為美國國家毒理學(xué)中心(NCTR)供給的Sprague-Dawley大鼠在行為學(xué)上與其他品系大鼠存在差異,其可能對性別相關(guān)的干擾不敏感.可見,動物品系的選擇會影響得到的結(jié)果[42-43].在本文綜述的26篇低劑量BPA神經(jīng)發(fā)育毒性相關(guān)研究中,有16篇使用大鼠作為研究對象[11-12,14-15,17-20,22-23,25,27,31-32,34-35],10篇使用小鼠進行研究[13,16,21,24,28-30,33,38-39],大鼠、小鼠分別包含不同的品系,這可能帶來結(jié)果的分歧.

第二,不同的暴露方式可能會影響毒理學(xué)實驗的結(jié)果.本文綜述研究中,有8篇[17,19,28-30,32,34,38]采取皮下注射的方式進行暴露,而有18篇通過口服途徑進行暴露.這兩種不同的暴露途徑可能導(dǎo)致實際攝入BPA的量不同.因此,即使暴露相同劑量的BPA,動物腦組織最終的BPA及其代謝產(chǎn)物水平可能不一致,這可能導(dǎo)致動物受到的影響產(chǎn)生差異.在口服暴露的研究中,使用灌胃方法[12-13,15,18,20-25,27,35,39]的研究有13項,通過飲食暴露[11,14,16,31,33]的有5項.這3種方法中,食物暴露和飲水暴露不易確定動物實際接觸的藥物量,可能會導(dǎo)致結(jié)果受到影響.而灌胃暴露已經(jīng)被證明會給動物造成強大的壓力,這種壓力對動物行為的影響甚至可能超過BPA的影響[43-44].這可能是采用該種暴露方式的研究報道陰性結(jié)果的原因之一.

第三,在毒理學(xué)研究中,對不同處理組的動物進行指標(biāo)檢測及數(shù)據(jù)統(tǒng)計時應(yīng)以“窩”為單位,并在同一處理組保證足夠的窩數(shù),以此排除遺傳背景帶來的誤差.但是,在現(xiàn)有的BPA神經(jīng)發(fā)育毒性研究中,僅有11項明確統(tǒng)計單元為“窩”[15-16,18,22-23,30-32,34-35,38],其余研究均以“只”[11-12,14,17,19,21,24,28-29]為單元或描述不清[13,20,25,27,39].不同遺傳背景的動物可能在行為學(xué)測試中表現(xiàn)不同,不合適的統(tǒng)計方法可能會造成假陽性或是假陰性的結(jié)果出現(xiàn).

第四,本文在綜述現(xiàn)有相關(guān)研究后發(fā)現(xiàn),即使是不存在上述問題的研究得到的結(jié)果依然存在差異,尤其是行為學(xué)測試的結(jié)果.這可能是由于行為學(xué)測試受到的影響因素較為復(fù)雜,本身就不易得到高度一致的重復(fù).現(xiàn)有研究顯示,動物飼養(yǎng)條件的細(xì)微不同、實驗時環(huán)境噪音的不同、實驗人員數(shù)量及相對位置的不同均會影響動物在行為學(xué)測試中的表現(xiàn).這些細(xì)節(jié)一般不會在研究報告中完整體現(xiàn),而兩項實驗設(shè)計看似完全相同的研究可能因此得到不同的結(jié)果[42].另外,現(xiàn)有的行為學(xué)測試往往被認(rèn)為指示了動物的某一項認(rèn)知功能.例如,鼠在莫里斯水迷宮中的逃生時間增加被認(rèn)為是空間記憶能力損害的表現(xiàn).但事實上,這些測試中的指標(biāo)并非僅由一項認(rèn)知功能決定.Tanila在綜合評估鼠的行為學(xué)試驗報道后發(fā)現(xiàn),在莫里斯水迷宮試驗中,如果鼠出現(xiàn)焦慮情緒,其游泳速度會加快、逃生時間變短,而這可能被誤認(rèn)為是空間記憶能力較好的表現(xiàn)[42].一些非認(rèn)知功能受到影響也會影響鼠在行為學(xué)試驗中的表現(xiàn),例如嗅覺、運動能力等.Karl等人在綜述了鼠神經(jīng)毒理學(xué)相關(guān)研究后認(rèn)為,毒理學(xué)中不一致的行為測試結(jié)果可能來自未被關(guān)注到的健康指標(biāo)[44].

總體來說,現(xiàn)有的發(fā)育神經(jīng)毒性測試方法受到的影響因素非常復(fù)雜,包括動物品系、暴露方式、統(tǒng)計方式等,行為學(xué)測試本身易受干擾的特點也是因素之一.這些都可能是BPA神經(jīng)發(fā)育毒性研究結(jié)論不一致的原因.

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

大部分研究顯示,發(fā)育過程中低劑量BPA暴露會導(dǎo)致哺乳動物神經(jīng)發(fā)育受損,但其中行為學(xué)結(jié)果存在差異,其可能與實驗設(shè)計的差異相關(guān),尤其是統(tǒng)計單元的選擇和行為學(xué)測試質(zhì)量控制.

3.2 展望

目前,低劑量BPA神經(jīng)發(fā)育毒性仍需進一步明確.未來,在研究BPA對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的影響時應(yīng)著重關(guān)注實驗設(shè)計,例如使用“窩”為統(tǒng)計單元以排除遺傳背景的影響,使用飲食途徑等對動物行為影響較小的暴露方式等,以明確低劑量BPA對腦發(fā)育的不良效應(yīng)及其產(chǎn)生效應(yīng)的濃度.在進行行為學(xué)測試時,應(yīng)盡量使用自動化設(shè)備以排除實驗人員的影響,并綜合評估包括動物本身健康狀況在內(nèi)的多項指標(biāo)以得出更準(zhǔn)確的結(jié)論.

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Research progress and controversy of low dose bisphenol A on neurodevelopment in mammals.

Lü Lin1,2, DONG Meng-qi1,2, QIN Zhan -fen1,2*

(1.State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China；2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)., 2021,41(10)：4864～4871

Bisphenol A (BPA) is a high-production volume chemical and ubiquitous in both the environment and the human body. Nowadays, a large number of animal studies have shown that BPA can affect brain development, along with epidemiological data supporting the results from animals. However, other studies, especially from regulatory agencies reported no significant developmental neurotoxicity of low doses of BPA. In order to develop a more comprehensive understanding of the effects of low-dose BPA on mammalian neurodevelopment, we obtained research reports on the effects of low-dose BPA on mammalian neurodevelopment from the three databases of CNKI, PubMed and Web of Science, and used the toxR tool to evaluate its credibility, and finally screened 26 relevant studies; obtained 1 latest BPA toxicity report from the U.S. Food and Drug Administration (FDA) work website. The major studies reported that BPA caused abnormalities in neurobehaviors, histological structure and cellular features in certain specific brain regions, neurotransmitters and hormones, brain key gene expression, and epigenetic modifications in mammals. In terms of neurobehavioral alterations, however, some results were inconsistent and even contradictory, which may be due to some differences in experimental design, especial the quality control of neurobehavioral tests and the choose of statistical unit. Overall, further research is needed to clarify the effects of BPA on neurodevelopment in mammals.

bisphenol A；brain development；developmental neurotoxicity；behavioral test；quality control

X503

A

1000-6923(2021)10-4864-08

呂 琳(1998-),女,北京人,中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心碩士研究生,主要從事環(huán)境毒理學(xué)研究.

2021-02-25

國家重點研發(fā)計劃(2018YFA0901103);國家自然科學(xué)基金資助項目(21876196)

* 責(zé)任作者, 研究員, qinzhanfen@rcees.ac.cn