种植体周围6PPD-Q暴露会损害子宫内膜蜕膜化并导致妊娠丢失

《Journal of Hazardous Materials》：Peri-implantation 6PPD-Q exposure impairs endometrial decidualization and induces pregnancy loss

　　

摘要

异常的子宫内膜蜕膜化是导致胚胎着床失败和妊娠丢失的重要原因，而接触环境污染物日益被视为潜在风险因素。N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺醌（6PPD-Q）是轮胎抗氧化剂6PPD在臭氧处理过程中的副产品，它在多种环境样本中被广泛检测到。尽管人们对其生殖毒性越来越担忧，但着床期暴露于该物质对子宫内膜蜕膜化的影响仍不明确。在本研究中，让小鼠在着床期暴露于6PPD-Q（4毫克/千克体重），结果在胚胎第7.5天时着床部位的重量显著降低，胚胎第13.5天的胚胎吸收率上升，存活胚胎的胎盘和胎儿重量下降，同时产仔数和幼崽出生体重也有所减少。在怀孕小鼠和假孕小鼠模型中，6PPD-Q在胚胎第7.5天显著减少了多倍体蜕膜细胞的数量。在怀孕小鼠中，它还干扰了蜕膜化标志物及类固醇激素受体的表达，同时导致蜕膜血管生成异常。转录组分析进一步显示，与蜕膜化、血管生成、免疫调节、细胞骨架和基质重塑以及代谢相关的生物过程均出现紊乱。体外实验中，经端粒酶永生化的人类子宫内膜间质细胞在接触6PPD-Q后，其存活率以及蜕膜化标志物IGFBP1、PRL、BMP2和WNT4的表达水平均呈剂量依赖性下降。本研究为了解这种新兴污染物在早期妊娠中的生殖毒性提供了新的机制见解。

引言

不孕症已成为全球重大的公共卫生问题，全球约有12%至15%的育龄夫妇受到影响[28]。其中近一半病例由女性因素导致，而子宫内膜容受性受损被认为是自然受孕和辅助生殖技术应用中的主要障碍[10]、[12]。子宫内膜容受性决定了子宫接纳胚胎着床并维持妊娠的能力，它依赖于蜕膜化过程，这一过程涉及子宫内膜间质细胞的广泛形态和功能重塑，其调控依赖于卵巢分泌的类固醇激素以及环腺苷单磷酸信号通路[44]。成功的蜕膜化表现为间质细胞从成纤维细胞向上皮样细胞转变、细胞周期停滞、多倍体化，同时还会出现腺体分泌功能改变、螺旋动脉结构重塑以及免疫细胞募集，这些都是滋养层细胞侵入和建立母胎界面所必需的[17]、[44]。相反，蜕膜化缺陷会导致胚胎着床失败、早期妊娠丢失、妊娠期高血压以及早产，即便胚胎成功着床，也有可能因这些缺陷而丢失染色体正常的胚胎[43]、[55]。

着床期是子宫内膜容受性形成的关键生理阶段，对该阶段而言，环境因素的影响极为敏感。随着工业化进程加快，重金属、微塑料、持久性有机污染物以及内分泌干扰物等环境污染物日益普遍，对生殖健康构成了越来越大的威胁[7]、[70]、[9]。先前的研究已表明，双酚A和邻苯二甲酸盐等内分泌干扰物会干扰雌激素受体α和孕酮受体信号传导，从而导致Muc1、Hoxa10和Itgb3等子宫内膜功能标志物的表达紊乱[4]。六氯苯和全氟辛烷磺酸等污染物则能抑制体外条件下人类子宫内膜间质细胞的蜕膜化过程[32]。

6PPD-醌（6PPD-Q）是常见轮胎橡胶抗氧化剂N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺（6PPD）经臭氧处理后的产物，近年来被视为一种新兴的环境污染物[27]。交通运输过程中产生的轮胎磨损颗粒可通过雨水径流进入水体和陆地环境。2020年，6PPD-Q首次被确认为导致北美地区银鲑在接触城市径流后出现急性死亡的主要有毒物质，这体现了它的强生态毒性[56]。后续研究在世界各地的水体、道路尘埃、家庭灰尘、地下停车场以及大气中的PM2.5中都检测到了6PPD-Q[31]。东京地区道路尘埃中的6PPD-Q浓度在116至1,238纳克/克之间，中国55个城市中的浓度则在3至349纳克/克之间；而中国南方的城市地表径流中该物质的浓度可达1,562纳克/升，同时大气中PM2.5中的6PPD-Q中位浓度为2.8纳克/立方米[24]、[61]、[71]、[73]。6PPD-Q可能通过吸入、摄入或皮肤接触进入人体，这进一步引发了人们对它所带来的环境和健康风险的担忧。

尽管针对人类的相关研究还比较有限，但越来越多的研究表明6PPD-Q具有多种毒性作用。在水生生物中，6PPD-Q会引发急性神经毒性和致命的发育毒性[36]、[49]。在哺乳动物体内，它会影响糖脂和谷胱甘肽的代谢，加剧氧化应激和细胞衰老，还会对肾脏、肠道和睾丸等多个器官造成病理损伤[14]、[15]、[23]。更值得关注的是，人类血液、尿液、母乳以及帕金森病患者的脑脊液中也都检测到了6PPD-Q[13]、[37]。值得注意的是，孕妇体内的6PPD-Q浓度（2.91纳克/毫升）明显高于普通人群（0.40纳克/毫升），而母乳中的该物质中位浓度则为0.4纳克/毫升[11]、[63]，这说明孕妇在孕期普遍会接触到该物质。

目前关于6PPD-Q对女性生殖系统毒性的研究还较少。近期的一些研究表明，6PPD-Q暴露可导致小鼠出现类似多囊卵巢综合征的表现，还能在体外条件下促使KGN细胞发生凋亡[69]。在妊娠中期小鼠体内，6PPD-Q能够穿透胎盘屏障，改变胎儿的RARα和RXRα基因表达[74]。不过，关于其对子宫的毒性作用的研究仍然有限，目前的体外研究仅限于石川子宫内膜上皮细胞系。具体而言，6PPD-Q会呈剂量依赖性地选择性激活膜受体GPER，从而促进石川细胞的迁移[54]。另有研究指出，6PPD-Q能够抑制BeWo球状细胞在石川细胞上的黏附和侵袭[33]。至关重要的是，目前尚不清楚着床期暴露于6PPD-Q是否会影响子宫内膜蜕膜化过程。因此，在本研究中，我们采用了小鼠妊娠模型、假孕模型以及基于端粒酶永生化人类子宫内膜间质细胞 的体外蜕膜化模型，来探讨着床期暴露于6PPD-Q对子宫内膜蜕膜化的影响。我们的研究结果为环境污染物与子宫内膜功能障碍导致的妊娠丢失之间的关联提供了新的理论依据。

章节节选

动物处理与所用化学物质

8周龄的野生型雌性ICR小鼠以及3个月龄的成年雄性小鼠均购自北京维泰尔实验动物技术公司。这些小鼠被饲养在温度为20至25摄氏度、光照时长为12小时的受控环境中，可自由获取食物和水。所有动物实验均遵循郑州大学《实验动物福利使用指南》的要求进行，并已获得郑州大学动物伦理委员会的批准（编号：

着床期暴露于6PPD-Q会导致着床部位缩小及妊娠丢失

通过给怀孕小鼠从胚胎第0.5天到第6.5天每天口服6PPD-Q（4毫克/千克体重），以此评估着床期暴露于该物质的影响，而对照组小鼠则仅给予溶剂对照（见图1A）。在胚胎第7.5天，研究人员收集了着床部位并对其进行计数和称重（见图1B）。虽然两组小鼠的着床数量大致相当（见图1C），但6PPD-Q处理组着床部位的重量显著降低（见图1D）。在胚胎第13.5天，观察到了明显的妊娠丢失现象

讨论

在本研究中，我们首次证明着床期暴露于6PPD-Q会损害母体的蜕膜化功能，同时还会导致胎盘发育不良以及妊娠维持能力下降。通过使用怀孕小鼠、假孕小鼠的人工蜕膜化模型，以及基于端粒酶永生化人类子宫内膜间质细胞的体外蜕膜化模型，我们进一步发现6PPD-Q会干扰子宫内膜间质细胞的蜕膜化过程、类固醇激素受体信号传导以及螺旋动脉的结构重塑

结论

综合来看，我们的研究结果表明，着床期暴露于6PPD-Q会损害子宫内膜蜕膜化功能，这一结论体现在着床部位重量降低、多倍体蜕膜细胞数量减少、蜕膜化标志物及类固醇激素受体表达异常、血管生成功能受损、胎盘发育不良以及妊娠丢失风险增加等方面。转录组分析进一步表明，与蜕膜化相关的众多生物过程均出现了紊乱

环境意义

6PPD-Q是一种新兴的环境污染物，其主要来源是橡胶轮胎以及再生橡胶制品，比如用于人造草坪、游乐场、健身垫和建筑材料的橡胶颗粒。它在土壤、径流水和空气等多种环境介质中都被广泛检测到。6PPD-Q可通过吸入、摄入和皮肤接触进入人体，进而扰乱人体的神经系统、肠道、肝脏和肾脏的代谢功能。随着相关研究的不断深入

未引用参考文献

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作者贡献说明

杨子耀：撰写——审阅与编辑、方法学、实验研究。李毅：撰写——审阅与编辑、实验研究。陈天晓：可视化处理、实验研究。杨庆玲：撰写——审阅与编辑、概念设计。胡林丽：撰写——审阅与编辑、研究监督、项目管理、资金筹集、概念设计。傅婉婷：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、可视化处理、方法学、实验研究、数据整理、概念设计。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

本研究得到了河南省重点研发计划（项目编号：242102310127）、河南省临床研究型博士人才培养计划（项目编号：HNCRD202425）以及费林生殖医学研究所战略协作研究计划（项目编号：FIRMD200501）的支持。

利益冲突声明

作者们声明不存在任何利益冲突。

傅婉婷|杨子耀|李毅|陈天晓|杨庆玲|胡林丽

郑州大学第一附属医院生殖医学中心，中国郑州450052