综述:胎盘甲状腺激素信号传导的化学干扰:一项强调性别特异性效应的系统性综述

【字体: 时间:2025年10月10日 来源:Archives of Toxicology 6.9

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  本综述系统评估了环境化学品对胎盘甲状腺激素(TH)转运的干扰机制,重点关注性别特异性效应。研究发现持久性有机污染物(POPs)、阻燃剂、内分泌干扰物(EDCs)及药物可通过改变转运体(如MCT8、LAT1)和酶(如DIO2、DIO3、SULT)活性破坏TH平衡,导致胎儿神经发育异常和先天性甲状腺功能减退(CH)风险上升。研究强调需采用生理相关性人类模型进一步探索化学暴露对胎儿TH状态的影响。

  

引言

甲状腺激素(TH)在胎儿生长、脑发育、代谢和器官成熟中起关键作用。妊娠12-14周前,胎儿完全依赖母体甲状腺激素,其后自身甲状腺腺体才开始功能化。孕期暴露于环境化学品和药物可能通过干扰胎盘转运载体和代谢酶,影响对胎儿的甲状腺激素供应。近年先天性甲状腺功能减退(CH)患病率显著上升,从1969-1980年的2.37‰升至2011-2020年的5.26‰,除筛查标准变化和早产儿存活率提高外,化学暴露的潜在影响亟待探究。
正常情况下,母体血液循环中的甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3)与血清白蛋白、甲状腺素结合球蛋白(TBG)和转甲状腺素蛋白(TTR)结合后,通过胎盘膜转运蛋白包括L型氨基酸转运体(LAT1、LAT2)、单羧酸转运体(MCT8、MCT10)及有机阴离子转运多肽(OATP1A2、OATP4A1等)进入滋养层细胞,最终输送至胎儿循环。
胎盘内活性甲状腺激素水平受多种酶调控:Ⅱ型脱碘酶(DIO2)催化T4转化为高活性T3,而Ⅲ型脱碘酶(DIO3)将T4/T3失活为反T3(rT3)和3,3′-二碘甲状腺原氨酸(T2)。此外,硫酸转移酶(SULT)通过硫酸化使甲状腺激素可逆失活,形成储备池,在需要时经胎儿芳基硫酸酯酶重新激活。这些酶的异常活动可能导致活性甲状腺激素失衡,影响胎儿发育。

主要发现

持久性有机污染物(POPs)

POPs如有机氯农药、多溴联苯醚(PBDE)、多氯联苯(PCBs)、全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)等,在环境中持久存在并可生物累积。一项韩国队列研究发现,母体血清中多种POPs(如DDE、DDT、OCPs和BDE-47)与女性胎儿胎盘DIO3甲基化呈正相关,而男性胎儿胎盘仅DDT和OCPs与MCT8甲基化相关,表明POPs对TH相关基因的表观遗传调控存在性别特异性。
Hexachlorobenzene(HCBz)和Pentachlorobenzene(PeCBz)在胎盘外植体中可增加SULT1A蛋白表达和活性,提示其可能干扰甲状腺激素的硫酸化平衡。大鼠体内实验显示,产前暴露于PCB代谢物4-OH-CB107可导致胎儿总T4(TT4)下降89%,T4降低41%,同时TSH显著升高124%,严重破坏胎儿甲状腺激素稳态。

阻燃剂

溴化阻燃剂(BFRs)如BDE-47、BDE-99、BDE-100及2,4,6-三溴苯酚(2,4,6-TBP)等在胎盘中的积累存在性别差异,男性胎盘浓度普遍高于女性。男性胎盘中多种PBDE同系物与T3 SULT活性正相关,而女性胎盘中BDE-99与T3 SULT活性负相关。
体外实验中,2,4,6-TBP是SULT活性的最强抑制剂,在1.0μM浓度下使BeWo细胞SULT活性降低86%。BDE-209在JEG-3细胞中低剂量(0.3-1.0μM)下调DIO3基因和蛋白表达,可能通过改变miRNA(miR668-3p、miR409-3p)和DNA甲基化实现,导致细胞外T4升高和rT3减少。尽管某些有机磷阻燃剂(如EHDPP、TPHP)与TTR结合亲和力远低于T4,竞争性干扰可能较弱。

内分泌干扰物(EDCs)

塑料增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在小鼠模型中通过抑制胎盘甲状腺激素受体TRα1和TRβ1的核转位,减少胎盘TR信号传导,引起宫内生长受限(IUGR),但未研究性别差异。体外实验表明,DEHP处理降低HTR-8/SVneo和JEG-3细胞中TTRmRNA表达、蛋白分泌及内化,提示多水平干扰TH转运。
拟除虫菊酯杀虫剂fenvalerate通过下调胎盘Tra1和Trb1 mRNA表达及TRB1核转位,诱导性别特异性IUGR:所有剂量均导致雄性胎儿体重减轻,而雌性仅在高剂量(20 mg/kg)时出现生长受限。

成瘾性物质

大鼠酒精暴露模型显示,胎盘DIO3和TRA1在mRNA和蛋白水平均显著升高,可能减少TH向胎儿传递,贡献于胎儿酒精谱系障碍的生理和认知缺陷。阿拉斯加病例对照研究发现,仅口服烟草使用与胎盘LAT1 mRNA表达增加相关,但蛋白分析显示携带女性胎儿的母亲胎盘LAT1蛋白表达显著降低。尼古丁在体外通过结合TTR-T4复合物增强其稳定性,减少滋养层细胞摄取。

药物

抗癫痫药物(AEDs):Levetiracetam、phenytoin、lamotrigine和valproic acid在BeWo细胞中下调LAT1、OATP1A2和OATP4A1蛋白表达,valproate高剂量增加LAT2基因表达。小鼠模型中,levetiracetam引起胎盘Lat1和Oatp4a1基因表达升高及IUGR。
皮质类固醇:大鼠产前地塞米松暴露使女性胎盘LAT1表达升高而男性降低,均导致胎儿体重剂量依赖性下降。小鼠母体皮质酮暴露通过糖皮质激素受体介导,显著降低雌性胎盘Dio2表达及胎儿循环T3水平,引起雌性特异性生长迟缓。

其他物质

Forskolin在BeWo细胞中48小时处理增加LAT1和LAT2 mRNA及蛋白表达。镉暴露与先兆子痫相关,降低胎盘TRA和DIO2表达及核转位,破坏TH信号传导和胎盘血管生成。

讨论与局限性

本综述揭示了多种化学品通过干扰胎盘TH转运体和代谢酶影响胎儿发育,且效应常具性别特异性。性别差异可能源于表观遗传标记、X连锁基因及胎盘转录组和代谢组的性别二态性。当前研究多依赖绒毛膜癌细胞系(如BeWo、JEG-3),其蛋白质组和转录组与真实胎盘存在差异,JEG-3相对最具代表性。未来需采用原代组织或更先进模型,并关注真实暴露场景下的性别特异性影响。

结论

环境化学品和药物暴露可显著干扰母胎间甲状腺激素传递,性别特异性效应突出——同一化学品在不同性别胎儿中可能引起方向相反或程度不同的变化。这些干扰对神经发育、生长和代谢调节的长期影响尚不明确,亟需进一步研究以阐明机制及健康后果。
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