多环芳烃与女性不孕和不良妊娠结局研究进展

《国际人口与发展会议行动纲领》早在1994年就提出“2015年人人享有生殖健康”这一目标，过去的20年，无论是全球、地区还是国家水平，虽然在这一目标的实施上都取得了相应的成绩，但距离这一目标的实现仍有差距[1]。生育能力的有无是生殖健康状态的一个重要方面[2]，近年来全球范围的人类生育力呈下降趋势[3]，包括亚洲在内的一些发展中国家尤其明显，特别是东亚国家目前面临极低生育力的难题。影响生育力的因素众多，由于食物和其他环境中各种危险因素暴露增加而导致的生育力降低已成为近年来关注的重点[4]。

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是常见的最具特征的环境污染物，在我国，PAHs主要来源于污染的空气，主要由车辆燃油、生物质燃烧及燃煤产生[5]。PAHs对女性生育力的影响主要表现为不孕症和不良妊娠结局。WHO对不孕症的定义为：“男女双方有生育意愿，有正常的性生活且均未采取避孕措施，同居一年以上仍未能受孕称为不孕症”[6]。不良妊娠结局指正常妊娠以外所有的病理妊娠及分娩期并发症[7]。

本文从流行病学和分子生物学角度就PAHs对女性生育力的影响及其作用机制进行综述。

一、PAHs对女性生育力的影响

PAHs导致的女性不孕主要表现为卵巢功能障碍，PAHs导致的不良妊娠结局主要包括流产(妊娠不足28周、胎儿体重不足1 000 g而终止者，美国则定义为妊娠20周前终止者)、死胎(妊娠20周后胎儿在子宫内死亡)、早产(妊娠满28周至不满37周分娩者)、出生缺陷(胚胎发育异常引起的个体先天性异常)[8]、低出生体重(新生儿出生体重<2 500 g)和小于胎龄儿(新生儿出生体重小于同胎龄儿体重的第10位百分数)[9]，即PAHs具有卵巢毒性和发育毒性。

1.卵巢毒性：人群研究发现，参与体外受精的女性中主动吸烟者血清和卵泡液中的PAHs水平较高，且卵泡液中高水平的PAHs可对卵子受精产生不良影响[10]。吸烟女性可出现绝经期提前现象[11]，提示PAHs可能对女性激素水平产生影响。Fowler等[12]通过研究正常妊娠并择期药物终止妊娠的孕中期胎儿组织发现，母亲吸烟可导致胎儿体内PAHs水平升高，并导致胎儿卵巢发育调节途径的紊乱，造成胎儿始基卵泡数量异常。动物研究发现，产前PAHs的暴露对哺乳动物的生殖可造成不良影响。雌性大鼠交配前吸入苯并[a]芘(benzo[a]pyrene，B[a]P)可导致排卵能力下降，后代数目减少[13]。

2.发育毒性：国内对PAHs导致出生缺陷的研究较多，主要关注PAHs与神经管缺陷(neural tube defects，NTDs)的关系。母体血液中的PAHs可通过胎盘屏障进入胎儿体内，并对胎儿的生长发育产生影响，导致胎儿NTDs患病风险增加。通过对胎盘胎儿面脐带附着点周围的组织提纯分析发现，NTDs组胎盘PAHs中位浓度高于正常对照组，高于中位浓度的胎盘PAHs与NTDs的发病风险升高相关(OR=4.5，95% CI：2.1～9.7)，胎盘PAHs水平和NTDs发病风险之间存在剂量反应关系[14]。进一步的研究发现，母体血液中高于对照组中位浓度的高分子量PAHs、低分子量PAHs和总PAHs浓度与总NTDs及其亚型(包括无脑儿、脊柱裂和脑膨出)的患病风险之间存在明显的剂量反应关系，高分子量PAHs的暴露提示高NTDs发病风险[15]。此外，NTDs组的脐带组织中PAH-DNA加合物水平要高于健康对照组，并且NTDs患病风险增加与脐带组织高PAH-DNA加合物水平有关(P=0.009)，二者存在剂量反应关系[16]。王悦等[17]研究发现，与其他胎儿器官畸形相比，NTDs胎儿脐带血中PAHs水平较高(P=0.012)。

此外，也有研究发现PAHs与其他不良妊娠结局相关。Amegah等[18]提出，室内固体燃料的燃烧可导致低出生体重和死胎的发生。侯海燕等[19]研究发现，母亲外周血较高水平B[a]P-DNA加合物可增加孕早期稽留流产发生的危险(OR=3.6，95% CI：1.5～8.9)。Padula等[20]通过调查美国加利福尼亚州2001-2006年生产的孕妇发现，分娩前6周的PAHs暴露与早期早产(20～27周)有关(OR=2.7，95% CI：2.2～3.3)，由于妊娠20～27周在我国属于流产范围内，故该研究结果对分析PAHs暴露与流产的关系有参考意义。Langlois等[21]通过回顾美国1997-2002年基于人群的大型病例对照研究数据发现，女性孕前及孕期的职业PAHs暴露与小于胎龄儿的发生有关(OR=2.2，95% CI：1.3～3.8)。

二、PAHs影响生育力的分子生物学研究进展

目前的研究显示，PAHs可在细胞和分子水平发挥作用，并可进入胎儿细胞直接发挥作用，从而影响女性生育力。

1.PAHs损伤卵细胞：PAHs对卵细胞的影响主要通过芳香烃受体(aryl/aromatic hydrocarbon receptor，AhR)和Bax凋亡途径介导，此外，其他凋亡基因的表达以及DNA损害也与PAHs所致的卵细胞损伤有关。PAHs与卵母细胞膜表面的AhR结合后可诱导BAX蛋白表达，导致哺乳动物幼稚卵泡中卵母细胞凋亡[22]。除了Bax基因外，PAHs暴露可诱导哺乳动物卵巢细胞中多种促凋亡基因的表达，如Hrk基因，同时p53基因的表达在PAHs诱导的卵细胞凋亡途径中可能发挥重要作用[23]。Einaudi等[24]在小鼠体内实验中发现，B[a]P可增加卵母细胞和卵丘细胞DNA损害。Ganesan等[25]用7，12二甲基苯并蒽(7,12-Dimethylbenz[a]anthracene，DMBA)作用于离体大鼠卵巢，发现在引起p53和Bax表达之前，缝隙连接蛋白(connexin，CX)CX37和CX43水平降低，提示PAHs对卵泡中细胞通讯的干扰可能是引起卵母细胞凋亡的启动因素。

2.PAHs损伤子宫内膜上皮细胞：子宫内膜在胚泡种植和进一步发育中起重要作用，外源性PAHs所致的子宫内膜的病变可致育龄期女性不孕或生育力下降。目前相关机制尚不清楚。Willing等[26]研究发现，2，3，7，8-四氯二苯并二恶英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD)可通过激活芳香烃受体-芳香烃受体核转运蛋白(AhR-aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator，AhR-ARNT)途径，使子宫内膜上皮细胞的热休克蛋白90(heat shock proteins 90，HSP90)表达升高。HSP90在细胞内可与类固醇受体和其他蛋白结合成稳定的杂合物，从而起控制表型变异和保护蛋白免受氧化应激损伤的作用[27]，HSP90的升高说明细胞在TCDD的作用下发生了蛋白的表型变异和氧化应激。一旦细胞内蛋白所受的损害超过HSP90的调节作用，表型变异和氧化应激损伤就会发生，从而导致子宫内膜上皮的病变。

3.PAHs抑制雌激素功能：雌激素在女性生殖功能中起着重要作用，它可以扩散进入靶细胞与雌激素受体(estrogen receptor，ER)结合，通过雌二醇-雌激素受体-雌激素反应元件(estradiol-ER-estrogen response elements，E2-ER-ERE)通路影响靶器官的生长、分化和功能。PAHs可影响E2-ER-ERE通路的某些环节，从而抑制雌激素功能。AhR/ARNT复合物可招募未与配体结合的ER，激活下游的基因转录，发挥雌激素样作用，从而使配体结合的ER功能减退[28]；Khan等[29]认为AhR与ER的直接作用造成ER与特异性糖蛋白1(specificity protein 1，Spl)分离，从而降低ER/Spl介导的转录活性；AhR/ARNT复合物可与抑制性五核苷酸二恶英效应元件[inhibitory pentanucleotide (GCGTG) dioxin responsive elements，iDREs]直接相互作用，中断了ER激活所需要的蛋白结合DNA元件和基础转录元件之间的相互作用，从而抑制了雌激素靶基因的表达[30]。

4.PAHs影响胚胎发育：PAHs具有发育毒性，能阻碍受精卵或胚胎的发育，其致畸机制尚不清楚。研究发现，母亲体内用来编码PAHs代谢相关酶基因SULT1A1 rs9282861的GG基因型与胎儿NTDs的发病风险相关(OR=2.1，95% CI=1.5～3.0)[31]。PAHs对哺乳动物细胞有基因毒性，它可导致DNA损伤、染色体畸变、p53蛋白诱导以及细胞凋亡[32]，因此，母亲的PAHs代谢能力与PAHs本身的细胞毒性在胎儿出生缺陷中发挥重要作用。

三、研究展望

目前，相关的人群研究和动物实验结果都提示PAHs具有卵巢毒性和发育毒性，可导致女性不孕和胎儿神经管缺陷及其他不良妊娠结局的发生。分子生物学研究结果提示，PAHs可能通过损伤卵细胞和子宫内膜上皮细胞、抑制雌激素发挥作用、损伤胚胎等方式影响女性生育力。然而，PAHs影响女性生育力的相关研究仍存在一些问题，如，(1)人群流行病学资料尚不充足，国内外有关PAHs对动物和男性生育力损害的研究较多，对女性生育力影响的文献较少；(2)缺乏PAHs外暴露和内暴露联合检测：目前的研究仅限于单纯外环境暴露或内环境暴露标志物检测，不能形成完整的证据链，PAHs对女性生育力的影响及其机制还有待进一步探讨；(3)母体PAHs暴露对胎儿PAHs暴露及胎儿的出生结局的影响及其机制有待扩大样本量进一步研究。

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