产前双酚A暴露对小鼠子代小脑转录组及运动行为的性别特异性影响

《Biology of Sex Differences》：Prenatal bisphenol A exposure is associated with sex-specific cerebellar transcriptomic alterations and altered motor performance in rat offspring

　　

摘要

背景

自闭症谱系障碍（ASD）是一种神经发育障碍，其显著特征为明显的男女比例偏差和小脑异常。尽管双酚A（BPA）作为潜在环境风险因素的研究日益增多，但产前BPA暴露影响小脑发育的分子机制仍不清楚。本研究探讨了产前BPA暴露是否与雄性和小鼠雌性子代中小脑转录组改变及运动相关行为结果存在性别特异性关联。

方法

将八周龄雌性Wistar Furth大鼠（Rattus norvegicus）分配至对照组或BPA处理组。交配后，从妊娠第1天（GD1）至分娩，对照组大鼠经口灌胃给予20 μL/kg母体体重的玉米油溶剂，BPA处理组大鼠经口灌胃给予5,000 μg/kg母体体重的BPA。我们采用RNA测序（RNA-seq）对子代小脑转录组进行谱系分析，随后通过定量RT-PCR（qRT-PCR）检测选定候选基因。进行运动行为测试以评估运动协调性、感觉运动功能、运动活动性和神经肌肉力量。利用生物信息学分析评估与ASD相关基因集的富集和重叠情况，并通过分子对接在计算上评估BPA与选定转录因子的潜在结合构象。

结果

RNA-seq分析发现，雄性和雌性子代中均存在BPA相关的基因表达改变，且具有性别特异性模式。BPA响应基因列表在SFARI ASD候选基因中显著富集，而针对两个重新分析的人类ASD小脑数据集未观察到具有统计学意义的富集。产前BPA暴露与选定运动测试结果的变化相关，且呈性别依赖性模式，雄性和雌性子代受影响的功能领域不同。选定基因，包括Dmd、Lrfn5、Ntrk3、Dixdc1和Pax6，在伴随选定运动测试结果改变的同时表现出表达差异。Dmd、Ntrk3、Dixdc1和Pax6被注释为选定ASD相关转录因子的靶标，对接分析生成了BPA与AR、ESR1、RORA、SMAD4、TCF4、YY1、PAX6和STAT1的预测结合构象。

结论

我们的发现表明，产前BPA暴露与性别分层的小脑分子改变及选定运动相关行为变化有关。候选基因列表在ASD相关注释中富集。观察到与人类ASD小脑中报告的基因之间存在描述性重叠，但针对两个重新分析的人类ASD数据集的基因水平富集未达统计学显著性。这些发现为未来实验研究指明了转录因子相关机制。