双酚A通过氧化应激损害小鼠类囊胚发育潜能：基于化学诱导全能干细胞模型的机制探究与抗氧化干预

本研究针对双酚A（BPA）的胚胎毒性评估中传统动物模型存在伦理和技术局限的问题，开发了一种基于化学诱导全能干细胞（ciTotiSCs）的类囊胚（blastoid）模型。研究人员发现BPA通过诱发氧化应激（ROS升高）显著抑制类囊胚形成效率（从73%降至14%）及植入后谱系分化（ICM和TE面积减少96%和72%），而抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）可逆转上述损害。该研究为环境污染物生殖毒性评估提供了无需动物胚胎的替代平台，具有重要方法论创新价值。

　　

在当代工业化社会中，化学污染物对生殖健康的威胁日益引发关注。其中，双酚A（Bisphenol A, BPA）作为一种广泛用于塑料制品生产的内分泌干扰物，已被证明能够穿透胎盘屏障并干扰胚胎发育过程。传统生殖毒性研究严重依赖动物胚胎模型，不仅涉及伦理争议，还存在操作复杂、可重复性低、难以模拟人类早期发育等局限。更关键的是，现有模型难以揭示污染物在特定胚胎发育阶段的作用机制，特别是对囊胚形成和植入过程的影响。

为突破这些瓶颈，韩国建国大学的研究团队在《Environment International》发表了一项创新性研究，他们利用多能干细胞（Pluripotent Stem Cells, PSCs）技术构建了新型类胚胎模型，系统揭示了BPA通过氧化应激通路损害胚胎发育的分子机制，并验证了抗氧化剂的干预潜力。

研究主要采用了以下关键技术方法：首先通过化学小分子组合（TTNPB、1-azakenpaullone和WS6）将小鼠多能干细胞诱导为化学诱导全能样干细胞（ciTotiSCs）；随后使用倒金字塔微孔板（AggreWell系统）进行三维培养获得ciToti-类囊胚；通过活性氧（ROS）荧光探针（H₂DCFDA）和细胞死亡率检测评估氧化损伤；结合转录组测序（RNA-seq）分析差异表达基因；并采用类囊胚体外植入培养模型（Matrigel涂层培养）评估发育潜能。

3.1. 多能干细胞向全能样细胞的转化

研究人员通过TAW培养基处理成功将表达Oct4-ΔPE-GFP和Oct4-ΔDE-RFP报告基因的诱导多能干细胞（iPSCs）转化为全能样状态细胞（ciTotiSCs）。免疫荧光显示TAW-P0组细胞高表达全能性标志物Zscan4（98.7%），且qRT-PCR检测到Dux、Zscan4家族基因、muERV-L等全能性相关基因显著上调，证实获得具有双向分化潜能的细胞模型。

3.2. BPA剂量依赖性地抑制类囊胚形成

在类囊胚形成过程中添加不同浓度BPA（50 nM-100 μM）发现：5 μM BPA使类囊胚形成效率从73%骤降至14%，且伴随囊胚腔塌陷和细胞聚集异常。荧光报告基因显示BPA处理组出现Oct4表达空间分布紊乱，100 μM组则完全抑制细胞存活。

3.3. BPA诱发氧化应激与抗氧化基因紊乱

通过H₂DCFDA染色发现BPA处理组ROS水平呈浓度依赖性升高（5 μM组增加3.2倍）。qRT-PCR显示抗氧化基因响应失衡：Nrf2和Sod2持续上调，而Cat和Gpx2在高压浓度下显著抑制，表明抗氧化防御系统崩溃。

3.4. 谷胱甘肽挽救BPA诱导的发育缺陷

添加0.5 mM GSH后，类囊胚形成效率从14%恢复至54%，ROS水平和细胞死亡率显著降低。转录组分析表明，GSH抑制了BPA引发的内质网应激（ER stress）和线粒体功能相关基因表达，并促进自噬通路激活。

3.5. 转录组揭示应激与发育通路重塑

BPA处理显著上调内质网蛋白加工（调整p=4.2E-08）、凋亡信号（p=3.5E-06）和铁死亡相关通路，而下调Wnt信号和细胞周期通路。GSH处理后则恢复甲状腺激素信号通路（p=1.7E-03）和干细胞多能性调控相关基因表达。

3.6. GSH恢复类囊胚植入潜能

在体外植入模型中，BPA处理使ICM和TE区域面积分别减少96%和72%，而GSH共处理组基本恢复至对照组水平，证实抗氧化干预可挽救胚胎植入能力。

研究结论表明，BPA通过破坏氧化还原稳态诱发内质网应激和线粒体功能障碍，进而损害类囊胚的形态发生和谱系分化。该研究不仅深化了对BPA生殖毒性的机制理解，更开创性地建立了基于干细胞的类胚胎平台（blastoid model），为环境污染物风险评估提供了符合3R原则（替代、减少、优化）的新范式。这种模型可扩展到其他环境毒物测试，甚至人类发育毒性研究，具有重要的转化应用价值。