《Toxics》：From Follicle Development to Fertilization: How PCBs and PFAS May Shape Female Reproductive Health
编辑推荐：
内分泌系统激素调控生长、发育、代谢和生殖。这些激素通常在低浓度下发挥作用，因此尤其容易受到内分泌干扰化学物质(EDCs)的干扰，此类物质能够模拟、阻断或扰乱正常的激素信号传导。在这些EDCs中，多氯联苯(PCBs)和全氟及多氟烷基物质(PFAS)因其持久性和生
内分泌系统激素调控生长、发育、代谢和生殖。这些激素通常在低浓度下发挥作用，因此尤其容易受到内分泌干扰化学物质(EDCs)的干扰，此类物质能够模拟、阻断或扰乱正常的激素信号传导。在这些EDCs中，多氯联苯(PCBs)和全氟及多氟烷基物质(PFAS)因其持久性和生物累积性而对人类健康尤为令人关注。在本综述中，研究人员聚焦于PCBs和PFAS对女性生殖的影响，重点探讨类固醇生成、卵巢功能、生育能力以及辅助生殖技术(ART)结局。研究人员阐述了PCBs和PFAS的化学性质与暴露途径，以及这些特征如何解释其长半衰期和向女性生殖系统及胎儿转移的能力。证据表明，PCBs和PFAS均可减少卵泡数量、损害卵母细胞质量，并增加氧化应激和细胞凋亡。人类和动物数据亦将PCBs和PFAS暴露与ART结局改变相关联。综上，文献表明持续暴露于PCBs和PFAS对女性生殖健康构成显著且长期的风险。
**1. 引言**
内分泌系统激素是调控生长、发育、代谢和生殖的关键因子，其生物活性往往依赖于严格调控的低浓度和精确的信号传导动态，因此极易受到外源性化学物质的干扰，特别是能够模拟、阻断或扰乱女性生殖调控重要激素信号的内分泌干扰化学物质(EDCs)。干扰女性生殖功能的化合物通常被称为生殖毒物，其作用机制不仅包括直接细胞毒性，还可能涉及激素稳态破坏、细胞信号传导的细微扰动或发育编程的干扰。在众多引起内分泌干扰的毒物中，PCBs和PFAS因其暴露广泛、持久性和生物累积性以及生殖毒性证据而备受关注。
**1.1 多氯联苯(PCBs)**
PCBs是人工合成的芳香族化合物，以联苯骨架为基础，在不同位置被数量不等的氯原子取代，共有209种不同的同系物。根据邻位氯取代的程度和位置，PCBs可呈现共平面或非共平面构型，这种结构差异影响其受体结合、代谢和作用机制。例如，共平面PCBs因其能结合芳基烃受体(AhR)并引发类似强效AhR配体2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英(TCDD)的反应而被称为二噁英样PCBs；非共平面PCBs通常被称为非二噁英样PCBs，不结合AhR，而是通过其他机制作用。PCBs曾广泛用作工业液体、绝缘材料和增塑剂。由于健康和环境担忧，美国在1970年代末禁止生产PCBs，全球范围内也在2000年代限制或淘汰。然而，PCBs因其稳定性、抗降解性和亲脂性持续存在并累积。人类接触PCBs的主要途径是食用受污染食物，尤其是鱼类、肉类、奶类和蛋类等富含脂质的食品；其他途径包括吸入受污染空气或灰尘及皮肤接触。早期生命暴露也可通过胎盘和哺乳转移发生。
**1.2 全氟及多氟烷基物质(PFAS)**
PFAS是一类合成有机氟化合物，碳链上的氢被氟原子完全或部分取代。目前已鉴定出超过4700种PFAS，大致分为全氟烷基酸(PFAAs)、其前体化合物及其他PFAS（如氟聚合物和全氟聚醚(PFPEs)）三类。其中PFAAs研究最为广泛，全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)在环境样本中检出频率最高。PFAS高度稳定且抗降解，广泛用于工业应用、防水防油消费品、消防泡沫和食品包装。PFAS常被称为“永久性化学物质”，多种PFAS具有长生物半衰期，能够在生物体内随时间生物累积。人类主要暴露途径是口腔摄入，也可通过吸入室内空气或皮肤接触。早期生命暴露可通过胎盘转移和母乳喂养发生，职业暴露存在于PFAS制造、消防等行业。
女性生殖系统受到严格调控，包括卵子发生、卵泡生成、排卵、激素稳态、受精、着床和胎盘形成等过程，对激素浓度波动、时间调控和代谢串扰高度敏感。卵巢出生时含有有限数量的卵泡，化学暴露可能通过改变卵巢储备或干扰激素信号而缩短生殖寿命。人类和动物研究表明，PCB暴露与月经周期改变、更年期提前、子宫内膜异位症、卵巢功能不全和生育力降低相关；PFAS暴露与月经周期紊乱、激素水平改变、受孕延迟、卵巢功能障碍和流产相关。此外，PCBs和PFAS均可通过胎盘或哺乳转移至下一代。
**2. PCBs和PFAS对卵巢类固醇生成的影响**
卵巢包含处于连续发育阶段的皮质卵泡，从原始卵泡到排卵前卵泡。根据双细胞-双促性腺激素模型，黄体生成素(LH)刺激卵泡膜细胞从胆固醇合成雄激素，卵泡刺激素(FSH)诱导颗粒细胞通过芳香化酶(CYP19A1)将这些雄激素转化为雌二醇。类固醇生成依赖于颗粒细胞-卵泡膜细胞的紧密相互作用，因此特别容易受到PCBs和PFAS等EDCs的干扰。
PCB 126、PCB 77、PCB 153和Aroclor 1248可改变牛黄体细胞的催产素分泌和LH刺激的孕酮分泌。PCB 153和PCB 126通过抑制胆固醇动员干扰猪颗粒细胞和卵泡膜细胞的类固醇生成，影响睾酮(T)和雌二醇(E2)分泌。发育期暴露于PCB 126可降低后代卵巢FSH和LH受体的表达。
PFAS同样可干扰类固醇生成。PFOA暴露改变人颗粒细胞增殖和细胞周期基因表达。PFOA、PFOS和全氟己烷磺酸(PFHxS)混合物在基础及FSH刺激条件下诱导孕酮分泌，上调类固醇生成急性调节蛋白(StAR)并改变人颗粒细胞转录组。猪颗粒细胞暴露于PFOA表现为增殖率降低、氧化还原稳态改变和类固醇生成紊乱。小鼠颗粒细胞暴露于PFAS混合物导致3-β-羟基类固醇脱氢酶表达下降、孕酮和雌二醇产生减少、线粒体功能降低及活性氧(ROS)和脂质过氧化增加。C8-C14全氟羧酸(PFCAs)和C8S多氟磺酸(PFSAs)通过结合17β-羟基类固醇脱氢酶亚型1(17β-HSD1)的NADPH和类固醇结合位点抑制其功能。
**对雌激素、孕激素和睾酮的影响**
PCB 153降低培养猪颗粒细胞培养基中的E2并增加P4，而PCB 126仅在最高浓度下增加E2和P4。PCB 126给予孕鼠可降低后代血清E2和P4水平，此效应依赖于AhR信号。PFDoA口服给予青春期前雌性大鼠28天可降低卵巢雌二醇水平并改变雌激素合成相关酶基因表达。PFOS慢性暴露降低发情前期和间情期小鼠血清雌激素、孕激素及LH、FSH和促性腺激素释放激素水平，并降低StAR mRNA表达，机制涉及StAR启动子组蛋白H3K14乙酰化减少。
PCB 153和PCB 126可降低猪大卵泡卵泡膜细胞睾酮分泌，培养72小时后PCB 153增加黄体细胞P4分泌。PCB和羟基化PCB代谢物可直接结合雄激素受体(AR)并作为拮抗剂发挥作用。PFOS降低猪卵泡膜细胞雄烯二酮基础分泌。PFOA给予成年雌性小鼠10天仅在低剂量下增加睾酮和Cyp19a1水平。PFAS可结合并抑制AR，降低AR功能和雄激素反应基因表达。
比较上述研究，PCB和PFAS的作用涉及共同的下游过程，包括胆固醇动员受损、17β-HSD活性改变和AR拮抗作用。然而，上游机制可能不同：二噁英样PCB具有AhR依赖性效应，而PFAS与PPAR信号、氧化应激、线粒体功能障碍和表观遗传改变相关。效应取决于具体同系物或混合物、浓度/剂量、暴露时机以及年龄、发情周期阶段或卵泡大小等背景。
**3. PCBs和PFAS对卵巢功能的影响**
**3.1 卵泡生成**
证据表明PCBs可减少卵泡数量、干扰激素分泌和改变卵泡发育通路，导致原始卵泡池减少、卵泡生长和成熟受损及闭锁增加。大鼠产前暴露于PCB 126在出生后30天和50天显著减少窦卵泡数量并增加退化卵泡。发育期暴露于Aroclor 1221的大鼠出生后32天原始卵泡和总卵泡数量减少。Aroclor 1016暴露减少小窦前卵泡和总窦卵泡数量，增加闭锁卵泡。青春期Aroclor 1221暴露加速卵泡生成并增加卵巢凋亡。PCB 126单次青春期暴露减少次级卵泡、窦卵泡和黄体数量，此效应由AhR介导。
PFAS暴露通过改变卵母细胞发育干扰卵泡生成。出生后第1-5天暴露于PFOA或PFOS的雌性大鼠年轻成年期原始卵泡、生长卵泡和黄体数量减少，但出生后第26-30天暴露未观察到此效应。青春期15天PFAS混合物暴露导致成年期原始和初级卵泡减少。成年雌性小鼠PFOS暴露4个月导致成熟卵泡和黄体数量减少、闭锁增加。孕鼠PFBS暴露导致雌性后代卵巢大小、重量和各级卵泡数量减少，发情延迟。
PCBs和PFAS均可按剂量和暴露窗口特异性方式干扰卵泡生成。AhR介导机制已被报道，而甲状腺激素信号可能代表两者影响卵泡发育的共同通路。
**3.2 卵母细胞成熟与减数分裂缺陷**
PCBs已被证明可干扰哺乳动物卵母细胞成熟，涉及细胞通讯、纺锤体组装、皮质颗粒功能和母源mRNA调控。Aroclor 1254暴露小鼠未成熟卵母细胞诱导异常纺锤体形成、DNA损伤和卵丘细胞凋亡。Aroclor 1254暴露牛卵母细胞降低达到中期II的细胞数量并损害受精和成熟能力。PCB 126降低卵母细胞成熟和囊胚发育，而PCB 153仅降低卵裂卵母细胞百分比。PCB混合物以同系物特异性方式诱导卵丘细胞凋亡，二噁英样PCBs(PCB 77、PCB 126和PCB 169)降低成熟率并诱导凋亡，而非二噁英样PCBs(PCB 52、PCB 101和PCB 153)无此效应。
PFAS暴露可导致线粒体功能障碍、氧化应激和减数分裂纺锤体组装缺陷，进而导致卵母细胞成熟失败。高浓度全氟癸酸(PFDA)暴露培养小鼠卵母细胞导致减数分裂和细胞骨架排列缺陷、线粒体功能障碍、ROS水平升高和凋亡增加。PFOS暴露猪卵母细胞导致细胞骨架组装缺陷、减数分裂停滞、ROS和细胞死亡增加及精子结合减少。PFHxS和PFOS暴露小鼠卵母细胞诱导纺锤体形成改变、ROS升高、染色体错位和卵母细胞发育受损。PFOA暴露破坏线粒体代谢，降低ATP、增加ROS和扰乱线粒体膜电位，并增加γ-H2AX DNA损伤标志物。PFOA和PFOS混合物暴露21天减少发情时间、产仔数和后代体重，并诱导表观遗传改变，增加H3K9和H3K27乙酰化水平及DNA损伤。
**4. 对生育、ART结局和妊娠的影响**
PCB暴露与生育力降低和妊娠并发症相关。卵泡液(FF)中较高浓度的PCB 28和PCB 180与子宫内膜厚度减少相关，PCB 28与卵母细胞获取量减少相关，PCB 180与胞浆内单精子注射(ICSI)受精率降低相关。女性FF中某些PCB同系物水平较高与窦卵泡计数减少、雌二醇浓度降低、获卵数减少、受精率和胚胎质量下降、着床率及活产率降低相关。体外受精女性血清PCB水平升高与E2、FSH和LH降低相关。恒河猴模型显示，妊娠期PCB暴露比出生后暴露更具危害性，可导致流产和死产。Aroclor 1248改变恒河猴月经周期长度和周期性并降低受孕率。Aroclor 1254与恒河猴和食蟹猴受孕率降低和流产相关。PCB 77给药绒猴导致黄体缺失。Clophen A30给药恒河猴阻断排卵并耗竭原始卵泡。
PFAS暴露负面影响卵母细胞受精并导致不良妊娠结局。人类PFOS暴露与青春期延迟、少经和更长受孕时间相关。接受IVF的女性母体PFOA浓度与获卵数、受精率和胚胎质量负相关。血浆PFNA和PFOS浓度较高的IVF女性获卵数和胚胎数减少，PFHxS水平与胚胎移植期间妊娠减少相关。牛卵丘-卵母细胞复合体(COCs)体外暴露于≥40 μg/mL PFHxS降低卵母细胞发育能力，1-10 μg/mL改变囊胚脂质分布。暴露于平均(2 ng/g)和高(53 ng/g)人暴露水平PFOS的牛COCs显示首次卵裂至双细胞期延迟和囊胚发育延迟。
**5. 实验暴露与监管指南的比较**
联合国粮农组织/世界卫生组织(FAO/WHO)联合专家委员会已设定二噁英样PCBs的暂定每月可耐受摄入量为70 pg/kg。美国环境保护署(EPA)设定了饮用水中PFAS的最高污染物水平，PFOS和PFOA为4 ppt，PFNA、PFHxS和HFPO-DA为10 ppt。许多体外研究中使用的PFAS浓度为数百微摩尔级别，远高于人血清中检出的典型浓度，而反映平均水平和高水平人类暴露的PFOS浓度已显示对牛卵母细胞发育的可见效应。超生理浓度下的发现对于识别毒性候选通路很重要，但不应用于推断低暴露水平下的效应。
**6. 结论与未来展望**
尽管已禁止生产，PCBs和PFAS仍存在于社会中，并对女性生殖产生显著影响。综述研究提供证据表明，PCBs和PFAS能够干扰颗粒细胞、卵泡膜细胞和黄体细胞的类固醇激素产生，改变雌二醇、孕激素和雄激素水平，并作用于ER、AR、AhR和PPAR等激素受体。这些分子变化可能干扰卵泡生长、减少卵巢储备并损害卵母细胞结构和功能。两类化学物质均可在妊娠和哺乳期间转移至下一代，引起后代激素水平、卵巢功能甚至DNA甲基化和基因表达的改变，影响其未来生育能力和月经周期。然而，重要差距依然存在：许多研究关注单一同系物或单一PFAS，而人类暴露于复杂混合物；低剂量、长期暴露、PCBs和PFAS联合效应以及多样化人群数据仍然有限。需要更多工作将动物、非人灵长类(NHP)和体外模型的机制发现与现实暴露情景和临床结局联系起来。
