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双酚A(Bisphenol A,BPA)是制造塑料制品和涂层的原料,被认为具有生殖毒性,孕期暴露于BPA可导致母体和后代糖代谢紊乱,激素紊乱和子代死亡等严重后果。本试验主要研究小鼠在整个繁殖周期中口服暴露BPA所引起的子代小鼠生殖器官损伤和生殖相关基因表达的异常及其机制。通过在母鼠孕期和哺乳期以及仔鼠断奶后至性成熟期使小鼠饮水摄入不同浓度的BPA,分析BPA损伤仔鼠生殖发育的机制,并通过对卵巢颗粒细胞和睾丸间质细胞体外培养印证动物试验中BPA引起的基因表达差异。1.BPA对孕鼠生殖毒性研究:本研究给予孕鼠BPA 口服剂量为50mg·kg-1·d-1。分别于孕3 d、6 d、9 d、12 d、15 d、18 d处死孕鼠采样。试验统计了母鼠怀孕不同阶段胚胎个数、卵巢和子宫在不同妊娠阶段的细胞凋亡和卵巢、子宫中雌激素受体 α(estrogen receptor α,ERα)、雌激素受体 β(estrogen receptor β,ERβ)。结果显示,暴露BPA后孕鼠血清BPA含量显著升高(P<0.05)。另一方面,由于BPA的雌激素特性,BPA暴露导致孕鼠的生殖器官中ER的表达发生变化。卵巢ERα在孕15 d后显著升高(P<0.05),ERβ的表达量在整个孕期均显著升高(P<0.05);子宫ERβ在孕6 d之后显著升高(P<0.05)。孕3～9 d时卵巢细胞凋亡显著增多(P<0.05);孕3 d时子宫细胞凋亡显著降低(P<0.05)。孕鼠在孕18 d时子宫胚胎数目显著减少(P<0.05)。本研究结果表明,低剂量BPA暴露影响子宫和卵巢ER的表达,影响子宫内胚胎正常生长,致孕鼠子宫胚胎数目显著减少。2.BPA对子代雄鼠生殖毒性研究:试验统计了 21日龄、45日龄仔鼠生殖器官病理损伤、细胞凋亡和睾丸中雄激素受体(androgen receptor,AR)、联会复合体蛋白3(synaptic complex protein 3,Scp3)的表达变化,检测了 45 日龄仔鼠的精子质量。同时对21日龄、45日龄仔鼠睾丸进行转录组学测序,观测仔鼠卵巢发育等情况。试验结果证实,低于50 mg·kg-1·d-1的BPA暴露引起仔鼠睾丸发育异常。BPA暴露使21日龄和45日龄子代雄鼠血清和睾丸中BPA含量均显著升高(P<0.05),睾丸出现一定的病理组织学变化,睾丸生殖细胞凋亡增加(P<0.05),AR表达减少(P<0.05)。另外低剂量的BPA引起45日龄子代小鼠睾丸精子质量下降(P<0.05),与生精细胞分化相关的Scp3表达减少(P<0.05),进一步证实了 BPA对睾丸发育和精子生成的不良影响。转录组测序显示BPA影响了睾丸剪切体基因表达,其中21日龄仔鼠睾丸Snrnp40上调、Hnrnpu下调,45日龄仔鼠睾丸Snrpc和Hnrnpu表达下调。Hnrnpu在mRNA前体与剪切体结合时起到连接作用,其下调导致mRNA转录后修饰第一步受阻,睾丸间质细胞的体外培养结果印证了 BPA对Hnrnpu的影响。3.BPA对子代雌鼠生殖毒性研究:试验统计了 21日龄、45日龄仔鼠生殖器官病理损伤、细胞凋亡和卵巢、子宫中ERα、ERβ的表达变化,同时对21日龄、45日龄仔鼠卵巢进行转录组学测序,以研究BPA对仔鼠生殖器官发育成熟情况及生殖功能的变化。研究结果表明低于50 mg·kg-1·d-1的BPA暴露即引起仔鼠卵巢发育异常。21日龄和45日龄子代雌鼠血清和卵巢中BPA均显著升高(P<0.05),21日龄仔鼠卵巢器官指数增大(P<0.05)、卵泡颗粒细胞层出现破损。但45日龄仔鼠卵巢器官指数均无显著变化和病理损伤。BPA可引起21日龄和45日龄小鼠卵巢颗粒细胞凋亡增加(P<0.05),ERα和ERβ表达紊乱。转录组测序显示BPA影响了卵巢核糖体基因表达,其中21日龄仔鼠卵巢Rpl3、Rpl21、Rpsa显著下调、Rps2、Rps28、Rpl26、Rpl32、Rpl10a显著上调;45日龄仔鼠卵巢Rpl21、Rpsa显著下调,Rpl3、Rps2、Rpl7a、Rps26、Rpl26显著上调。仔鼠卵巢发育异常可能与核糖体功能改变有关。卵巢颗粒细胞的体外培养结果印证了 BPA对Rps2的影响。综上所述,BPA低剂量长时期暴露引起孕鼠子宫内胚胎发育中止,子代小鼠睾丸、卵巢发育异常。子代雄鼠生殖功能受到损害。对于子代雄鼠睾丸的发育而言,BPA阻断了剪切体的功能,可能Hnrnpu是关键基因;对于子代雌鼠而言,BPA影响了核糖体的功能,Rps2可能是关键基因。