双酚A的危害离我们有多远?

双酚A,也称为BPA,是一种化学物质,普遍用于环氧树脂和聚碳酸酯塑料制品中,在生活中最常见的塑料制品就是婴儿的塑料奶瓶。由于人体普遍暴露于双酚A的环境中,体内循环的双酚A浓度为0.2ng/mL~20ng/mL。不少研究已经证明,暴露于双酚A环境中可以引起多种健康问题,如焦虑、短期失忆、肥胖、糖尿病和心血管疾病等。然而,对这些研究结果表示质疑的专家也指出,在这些研究中多数的研究动物都是非灵长类的动物,而非灵长类动物的生理和人类的生理不相同。近期,曾在《美国国家科学院院刊》发表多篇文章的Hunt等研究人员提供了有利证据,证明延长母体灵长类动物恒河猴暴露于双酚A环境的时间,双酚A可以直接影响其胎儿卵巢的减数分裂过程,但是这种影响的后果并没有在后代中观察到。2003年,研究人员Hunt就已经提出双酚A是一种人造的,具有雌激素特征的化学物质,可以诱导增加中板集合障碍和减数分裂非整倍性的概率。到目前为止,双酚A是唯一已知的可以引起非整倍体(aneugen)的化学物质,该物质能通过破坏减数分裂过程从而使机体产生含有错误染色体数量的胚胎。

减数分裂是生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。性细胞分裂时,染色体只复制一次,细胞连续分裂两次,染色体数目减半。减数分裂由单个二倍体细胞产生4个单倍体细胞,每个单倍体细胞携带一个染色体的拷贝。在男性中,4个单倍体细胞变成精子;在女性中,4个单倍体细胞只有1个细胞变成卵母细胞。在减数分裂过程中,同源染色体必须配对,包含两条同源染色体的四分体相互靠近的非姐妹染色单体之间发生局部连结,形成彼此的交叉和互换,然后分离。配对和重组发生在第一次减数分裂的前期,是减数分裂的最早期。在第一次减数分裂前期,双链出现断裂,双链的断裂可以通过交叉互换来修复。在这个过程中,同源染色体之间可以进行大片段的DNA互换。该过程的准确完成是非常重要的步骤,可以确保生出健康的后代。

Hunt等研究人员早前的研究证明,暴露于低剂量双酚A中的雌性小鼠减数分裂失败的几率增高,严重干扰减数分裂染色体的分离。

随后的研究显示,雌性小鼠暴露于双酚A环境中,子宫的卵母细胞减数分裂出现高水平的缺陷,如以适当的染色体配对和减数分裂重组增加为特征的联会。在成年雌性小鼠中,这种缺陷的后果能在鸡蛋和胚胎中观察到,具体表现为染色体数量异常。在许多有机体第一次减数分裂前期过程中出现的异常配对、联会和重组都会导致这种非整倍体状态。更值得一提的是,Susiarjo等研究人员也证明了相似的结果。研究人员通过断裂编码雌激素受体的两个基因中的一个可以产生相似的缺陷。该结果给了研究人员一个信号:双酚A通过干扰雌激素信号的一个或者更多方面对卵母细胞产生作用。

双酚A对减数分裂的这些影响可能只局限于小鼠或者啮齿类动物。但Allard和Colaiácovo用事实证明,暴露于双酚A环境中的新小杆线虫(C .elegans)在第一次减数分裂前期也出现了和小鼠相似的结果。Allard和Colaiácovo观察到C .elegans在第一次减数分裂前期联会和重组也出现了缺陷。最后他们通过研究表明,双酚A通过一种抗雌激素作用于C .elegans种系进而产生这些缺陷。尽管研究人员取得了一些研究进展,但问题依旧存在,灵长类动物是否有所不同:也许对双酚A的作用的某些方面存在免疫?

Hunt等研究人员通过实验证明,双酚A对灵长类动物恒河猴的减数分裂过程也有影响。

研究人员将恒河猴持续暴露于双酚A环境中,或者每天一次剂量的给予双酚A,此环境的双酚A浓度要比人类所处的环境浓度要低。研究人员发现,在减数分裂过程中存在两种潜在的破坏结果。首先,通过对MutL类似物 1(MLH1)进行染色,结果发现,每天一次剂量的双酚A导致胎儿的卵母细胞的重组节(recombination nodule)数量升高。在减数分裂期间,MLH1的作用就是促进交叉互换和错配修复。双酚A处理的恒河猴MLH1位点数量增加的事实表明,在减数分裂期间,双链断裂的数量增加,被修复的断裂双链的百分比更高。灵长类动物减数分裂过程中重组增加的原因并不清楚,但研究表明,数量的改变和交叉的分布可以影响染色体分离。其次,恒河猴胎儿继续暴露在双酚A环境中携带异常着丝粒的卵母细胞数量出现明显增高,而着丝粒的异常可以导致减数分裂过程中分离的缺陷。

Hunt等研究人员证明,双酚A可以严重影响恒河猴卵巢中的卵泡发育和生长。例如Rivera等研究人员在羊羔体内的研究表明,双酚A环境在滤泡发育过程中导致多细胞滤泡的数量增加,Rodriguez等研究人员也发现暴露于双酚A环境的大鼠存在一个较小的初发滤泡池。尽管研究取得了一些成果,但在灵长类动物中双酚A对胎儿卵巢滤泡发育和生长的影响仍旧没有揭示。

Hunt等研究人员观察到暴露于双酚A环境中的恒河猴存在三个关键的形态学异常。

首先,连续暴露于双酚A环境中的雌性动物卵巢中存在许多小的、没有围起来的卵母细胞(Hunt称其为nests),但是很遗憾该研究没有对照组。在巢(nest)中,许多细胞的细胞核都表现出浓缩状态。第二,同对照组相比,虽然暴露于双酚A环境中的雌性动物含有2个~5个卵母细胞的滤泡数量并没有明显增加,但是含有超过5个卵母细胞的滤泡数量明显增加了。在滤泡中,这些卵母细胞的体积也明显不同。第三,母亲每天接受一次单剂量双酚A治疗所生下的后代,其卵巢含有多个卵母细胞(multioocyte)的数量明显增加。Rivera等研究人员的研究也发现了相似的结果。这些研究结果表明,在其他物种中发现的雌激素断裂作用在灵长类动物中同样存在。据美国国立卫生研究院的研究显示,先前的一些研究可能低估了双酚A的暴露水平,双酚A在体内的累积速度可能比之前认为的更快。美国密苏里大学的研究人员通过让小鼠连续摄入含有双酚A的饮食试验,发现双酚A这种活性物质在人体内的留存时间可能更长。最为重要的是,人类如果每天暴露于双酚A环境中甚至可能会引起更严重的卵泡缺陷。

上述研究并不是第一个妊娠期双酚A暴露与后代生长发育相关性的研究。例如,Tharp等研究人员曾进行过恒河猴妊娠期连续暴露于双酚A环境中与乳房乳腺腺体发育相关性的研究。双酚A不但影响雌性的生殖系统,对雄性的生殖系统同样有影响。Aikawa等研究人员给出生5天的大鼠进行皮下注射双酚A,研究发现双酚A对生长发育中的雄性大鼠的生殖系统和生育能力都有一定的损害,表现为精子活动能力下降,精子畸形率升高。

双酚A除了与生殖健康有关外,还与多种疾病相关。

Jang等研究人员也证明了妊娠期小鼠长期暴露在双酚A环境中会降低后代小鼠海马神经的形成。海马神经主要与学习与记忆有关。妊娠期长期暴露于双酚A环境就会影响后代的学习和记忆能力。此外还有研究表明,围产期暴露于双酚A环境中的后代,在成年后更容易发生糖耐量受损和胰岛素抵抗;如果这些后代接受高脂饮食喂养,在成年后更易患代谢综合征,研究表明高脂饮食是接触过双酚A的后代出现代谢紊乱的触动因素。

双酚A对健康有害已经是一个不言自明的结论,政府立即禁止双酚A的使用是理所当然的事情。2010年,美国FDA依据在多胎儿、婴儿和幼儿中收集到的数据资料提出进一步的担忧。加拿大更是首个将双酚A禁用于包装和容器(奶瓶)的国家。2011年3月,欧盟正式宣布全面禁止销售含有双酚A的奶瓶。在中国,自2011年6月1日起,禁止生产聚碳酸酯婴幼儿奶瓶,和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶。自2011年9月1日起,禁止进口和销售聚碳酸酯婴幼儿奶瓶和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶,由生产企业或进口商负责召回。

我们可以说双酚A是造成减数分裂错误的一个促进因素,Hunt等研究人员的各项研究也为我们提供了证据去猜测这种可能性,但双酚A并不是唯一的因素。

我们需要记住的是很多疾病的成因都是环境刺激内因而引起的。我们需要掌握的是如何通过环境这个外界因素来改变人类的遗传因素,避免此类疾病的发生。

参考文献:Proceedings of the National Academy of Sciences

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