产前阿维菌素暴露诱导大鼠子宫增殖性重塑及 PI3K/Akt/mTOR 相关的氧化应激、凋亡和自噬

《Food and Chemical Toxicology》：Prenatal acephate exposure induces uterine proliferative remodeling and PI3K/Akt/mTOR-associated oxidative stress, apoptosis, and autophagy in rats

　　

**摘要**

产前接触有机磷农药日益被认为与长期生殖功能障碍有关；然而，这些农药对子宫发育编程的影响仍知之甚少。本研究考察了宫内接触甲胺磷是否会导致雌性大鼠后代出现持久的子宫损伤，并分析了相关的分子过程。妊娠Wistar大鼠在妊娠第6天至第21天口服给予甲胺磷（14或28 mg/kg），并在产后第28天分析雌性后代的子宫组织。产前甲胺磷暴露导致显著的组织病理学变化，包括子宫内膜腺体增生。氧化应激表现为丙二醛和蛋白羰基水平升高，以及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性大幅降低。分子研究发现，LC3和caspase-3在mRNA和蛋白水平均表达升高，免疫荧光结果予以佐证，表明自噬和凋亡被激活。甲胺磷以剂量依赖方式改变了PI3K/Akt/mTOR信号传导，低剂量时抑制PI3K/mTOR，高剂量时在mTOR持续被抑制的情况下代偿性激活Akt。这些发现共同表明，产前甲胺磷暴露通过氧化应激诱导的PI3K/Akt/mTOR信号失调改变子宫发育，导致自噬、凋亡和异常增殖重塑，这可能危及女性长期生殖健康。

**引言**

农业农药的广泛使用已成为一个重要的全球公共卫生问题，因为其持久存在于食品、水和土壤中（Ahmad等，2024）。因此，由于过度使用化学品、工业化和农业集约化，近年来环境经历了剧烈变化（Devi等，2022；Panieri等，2022；Ziani等，2023；Zhou等，2025）。虽然农药在保护作物和控制疾病传播媒介方面发挥着重要作用，但农药在其整个生命周期中的不当使用和过度使用导致人体和动物体内持续存在有机残留物（Rajput等，2022；Beyuo等，2024），增加了罹患慢性疾病的风险（Khan等，2023；Cao等，2024；Sajjad等，2024）。持续的环境暴露因此引发了对产前农药暴露长期健康影响的担忧，特别是在孕妇和发育中的胎儿等高风险群体中。

根据近期流行病学研究，过去二十年来化学农药的暴露量增加了约153%（Shattuck等，2023）。根据其理化性质、暴露水平和毒代动力学特征，农药在环境归宿、组织分布、代谢和生物蓄积方面可能存在显著差异，导致不良生物效应，特别是在肝脏（Kish等，2023；Authority等，2025）、肾脏（Liu等，2025）、神经系统（Rodríguez等，2025）和生殖系统（Gautam等，2024），导致多种生物过程受到干扰。尽管如此，尽管对发育生殖毒性的关注日益增加，产前农药暴露对子宫发育的长期后果仍主要未被研究。

农药暴露不仅出现在农业环境中，在城市居住区也日益普遍，这加剧了易感群体——特别是孕妇和发育中胎儿——的慢性暴露风险（Oskar等，2024；Stevens等，2024）。在胎儿发育期间，环境毒素可干扰器官发生、细胞分化和组织成熟，导致终生持久的结构和功能改变（Almeida-Toledano等，2024；Meenatchi和Vellapandian，2024）。这一概念称为发育编程或"健康与疾病的发育起源"（DOHaD），认为有害的产前环境因素会增加成年后慢性疾病的风险（Faa等，2024；Wager和Thompson，2025）。近期研究表明，流行病学研究显示，孕妇农药暴露与低出生体重、胎儿生长受限以及后代心脏代谢风险增加有关（Rahimlou等，2024；Damiri等，2025），从而突显了环境毒性与发育健康之间的联系。实验证据表明，产前农药暴露通过氧化应激、内分泌干扰和表观遗传改变影响卵巢功能、类固醇生成、胎盘生理和胎儿器官发育，损害女性生殖发育（Felisbino等，2024；Xie等，2024；Zhu等，2025）。尽管取得了这些进展，产前农药暴露对子宫发育和分子信号传导的长期影响仍知之甚少，突显了本研究所解决的重要知识空白。

有机磷（OP）化合物是全球使用最广泛的杀虫剂类别之一，在农业和家庭环境中对害虫具有广泛的杀虫效果（Saad等，2025）。甲胺磷（O,S-二甲基乙酰磷酸酰胺硫酯）是一种系统性广谱有机磷杀虫剂，广泛用于水果、蔬菜、棉花和观赏植物的种植（Oyugi等，2025）。反复暴露于甲胺磷可能导致氧化损伤和发育异常（Kosimov等，2025；Martins等，2026），引发了对其潜在毒性的担忧。

近期实验结果表明，产前甲胺磷暴露通过损害卵泡生成、类固醇生成、氧化稳态和雌激素受体信号传导，在雌性后代中引起持久的卵巢发育毒性（Sasaki等，2023；Alhazmi等，2024）。最近发现，孕妇暴露于甲胺磷会增强儿童肾脏中过度的自噬和氧化应激，并在胎儿发育期间在胎盘中产生性别依赖性的转录组变化（Mufti等，2023b；Martins等，2026）。这些发现表明，甲胺磷诱导的发育毒性超越单个器官，可能涉及与氧化应激和发育编程相关的共同分子过程。然而，产前甲胺磷暴露是否同样影响子宫——这个对着床、妊娠维持和女性生育力至关重要的器官——仍不确定。

本研究旨在首次考察产前甲胺磷暴露对雌性大鼠后代子宫发育的长期后果。我们通过生化测定、定量RT-PCR、Western blotting、免疫荧光和组织学研究，评估了子宫形态学、氧化应激水平、自噬和凋亡相关分子标志物以及PI3K/Akt/mTOR信号传导。本研究阐明了甲胺磷诱导的子宫发育毒性的分子机制，为产前有机磷暴露如何重新编程女性生殖健康提供了新的见解，并确定了可能与长期子宫功能障碍相关的潜在通路。

**部分片段：药物和化学品**

甲胺磷或O,S-二甲基N-乙酰磷酸酰胺硫酯（纯度98%；CAS编号：30560-19-1）购自Sigma-Aldrich（德国Merck Supelco）。所有其他化学品均购自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州圣路易斯）或Fisher Scientific（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）。

**动物准备和实验设计**

所有动物实验均遵循ARRIVE指南（http://arriveguidelines.org）、英国《动物（科学程序）运作指南》以及美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》。

**产前甲胺磷暴露改变雌性大鼠后代的体重和子宫生长**

为评估产前甲胺磷暴露是否影响雌性后代的出生后生长和子宫发育。产前甲胺磷暴露以剂量依赖方式显著影响了雌性后代的形态学特征。图1A显示两个甲胺磷处理组相对于对照组的体重显著降低。接受14 mg/kg甲胺磷的雌性后代体重显著下降（p < 0.01），而暴露于28 mg/kg的……

**讨论**

产前期是发育可塑性的关键窗口期，在此期间暴露于环境毒素可能会永久性地重新编程器官结构和功能（Pan等，2024）。有机磷农药正被确认为内分泌干扰物，能够穿越胎盘屏障并在后代中引起持久的生殖异常。尽管此前的研究主要关注卵巢和睾丸毒性，但产前……

**结论**

本研究揭示，产前甲胺磷暴露通过同步激活氧化应激、自噬、凋亡以及PI3K/Akt/mTOR信号通路的失调，在雌性后代中引起早期持久的子宫毒性。孕妇甲胺磷暴露增加了氧化损伤，削弱了抗氧化防御，触发了LC3和caspase-3介导的凋亡，并以剂量依赖方式改变了PI3K/Akt/mTOR信号传导，同时伴随显著的……

**CRediT作者贡献声明**

Anouar Feriani：方法论。Waleed Aldahmash：软件、调查。Nizar Tlili：验证、方法论。Md Rahman：撰写——原稿、正式分析。Saber Nahdi：验证、调查。Mushafau Sanni：验证、方法论。Abdel Harrath：撰写——审阅与编辑、监督、调查、概念化。Maroua Jalouli：撰写——原稿、方法论、调查、正式分析。

**伦理声明**

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经突尼斯加夫萨大学实验动物护理和实验室动物伦理委员会批准。（批准编号：UG/FSG-06-25）

**伦理声明**

所有动物实验均遵循ARRIVE指南（http://arriveguidelines.org）、英国《动物（科学程序）运作指南》以及美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》（美国国家研究委员会）。所有程序均经突尼斯加夫萨大学实验动物护理和使用科学研究伦理委员会批准（参考编号：UG/FSG_06-25）。

**利益冲突**

作者声明无利益冲突。

**资助**

本工作由沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学持续研究基金项目ORF-2026-17支持。

**利益冲突声明**

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本研究中报告的工作。

**致谢**

作者感谢沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学持续研究基金项目ORF-2026-17的支持。

Maroua Jalouli | Anouar Feriani | Waleed Aldahmash | Saber Nahdi | Mushafau Oloyede Sanni | Nizar Tlili | Md Ataur Rahman | Abdel Halim Harrath