EpigeneticTransgenerationalActionsofEnrineDisruptorsandMaleFertility

1、内分泌干扰物的内分泌干扰物的表观遗传效应与表观遗传效应与雄性生育力雄性生育力摘要 环境毒素的传代效应需要生殖细胞的染环境毒素的传代效应需要生殖细胞的染色体或表观遗传变化。在性腺决定期将孕色体或表观遗传变化。在性腺决定期将孕鼠暴露于农利灵（一种抗雄激素复合物）鼠暴露于农利灵（一种抗雄激素复合物）或者甲氧滴滴涕（一种类雌激素复合物），或者甲氧滴滴涕（一种类雌激素复合物），会使会使f1f1代雄性产精子（数量与活度）与生代雄性产精子（数量与活度）与生育能力下降。这种效应能够遗传给所有的育能力下降。这种效应能够遗传给所有的后代（后代（f1 to f4f1 to f4）。这种对生殖的影响与生）。这种对生殖

2、的影响与生殖细胞的甲基化模式有关。环境因子对生殖细胞的甲基化模式有关。环境因子对生殖细胞的重新编程与促进可遗传疾病产生殖细胞的重新编程与促进可遗传疾病产生的能力对进化生物学和疾病病因学都具有的能力对进化生物学和疾病病因学都具有十分重要的意义十分重要的意义。介绍 放射线，化疗和一些化合物（如环境毒素）的处理放射线，化疗和一些化合物（如环境毒素）的处理会对基因组的完整性产生影响。研究表明孕期雌性接触会对基因组的完整性产生影响。研究表明孕期雌性接触这些处理因素会导致后代基因或发育的缺陷。外源物质这些处理因素会导致后代基因或发育的缺陷。外源物质诱导的传代效应需要稳定的染色质改变或者表观遗传现诱导的传代

3、效应需要稳定的染色质改变或者表观遗传现象，如象，如dnadna甲基化。现在的研究认为隔代效应意味着能甲基化。现在的研究认为隔代效应意味着能够多带相传，至少是到够多带相传，至少是到f2f2代。放射线通过代。放射线通过使使生殖细胞生殖细胞dnadna突变突变而产生的而产生的隔代效应是最先被鉴定的，这通常与隔代效应是最先被鉴定的，这通常与肿瘤的形成有关。化疗和环境毒素可对肿瘤的形成有关。化疗和环境毒素可对f1f1代造成影响，代造成影响，但是对但是对f2f2代没有影响。虽然代没有影响。虽然它们它们没有显示出隔代效应，没有显示出隔代效应，但是内分泌干扰物的隔代效应有待讨论。但是内分泌干扰物的隔代效应有待

4、讨论。 最近研究表明表观遗传改变能够使特定的基因特性最近研究表明表观遗传改变能够使特定的基因特性隔代相传。隔代表型或基因特质需要持久的生殖细胞重隔代相传。隔代表型或基因特质需要持久的生殖细胞重编程。大鼠性别决定与睾丸发育发生在胚胎编程。大鼠性别决定与睾丸发育发生在胚胎1212到到1515天天（e12 to e15e12 to e15），这一过程是睾丸决定因子），这一过程是睾丸决定因子srysry诱导塞诱导塞尔托利氏细胞前体（在精子发生过程中哺育成长中的精尔托利氏细胞前体（在精子发生过程中哺育成长中的精子细胞）分化引起的。塞尔托利氏细胞前体，原始生殖子细胞）分化引起的。塞尔托利氏细胞前体，原始生

5、殖细胞和迁移中肾细胞（小管肌样细胞前体）的聚集促进细胞和迁移中肾细胞（小管肌样细胞前体）的聚集促进睾丸形态发生和索状构造形成。在性别决定期，胎儿睾睾丸形态发生和索状构造形成。在性别决定期，胎儿睾丸含有内分泌干扰物靶向的甾体类受体。在索状结构形丸含有内分泌干扰物靶向的甾体类受体。在索状结构形成时期雄激素受体与雌激素受体在塞尔托利氏细胞，小成时期雄激素受体与雌激素受体在塞尔托利氏细胞，小管肌样细胞前体和生殖细胞中表达。虽然在这个发育过管肌样细胞前体和生殖细胞中表达。虽然在这个发育过程中睾丸不产生甾体类物质，但是雌激素与雄激素类物程中睾丸不产生甾体类物质，但是雌激素与雄激素类物质可以影响早期睾丸细胞

6、功能。所以甾体类物质在性别质可以影响早期睾丸细胞功能。所以甾体类物质在性别决定时期的不适当作用会使生殖细胞重新编程，进而导决定时期的不适当作用会使生殖细胞重新编程，进而导致可隔代遗传的基因特性与表型改变。致可隔代遗传的基因特性与表型改变。一一 农利灵的隔代遗传效应农利灵的隔代遗传效应1 1 孕鼠胚胎孕鼠胚胎8 8到到1515天期间短暂的甲氧滴滴涕与农利灵暴露会降低天期间短暂的甲氧滴滴涕与农利灵暴露会降低f1f1代精子代精子发生能力，这与精原细胞凋亡的增加和精子数量与活度的减少有关。在发生能力，这与精原细胞凋亡的增加和精子数量与活度的减少有关。在胚胎胚胎1515到到2020天进行同样的暴露对子代

7、却没有影响天进行同样的暴露对子代却没有影响。2 2 实验组实验组f0f0孕鼠接受了内分泌干扰物的处理。对照组孕鼠接受了内分泌干扰物的处理。对照组f0f0孕鼠给予溶剂（仅孕鼠给予溶剂（仅注射注射dmsodmso）处理后，使用同样的方式饲养。）处理后，使用同样的方式饲养。f1f1，f2f2，f3f3与与f4f4代成年雄代成年雄鼠在出生后鼠在出生后6060到到180180天被处死天被处死，分离睾丸做组织学检验。通过检测发现分离睾丸做组织学检验。通过检测发现农利灵处理组的农利灵处理组的f1f1到到f4f4代精原细胞凋亡增加了二倍（代精原细胞凋亡增加了二倍（fig.1afig.1a）。而且，）。而且，精

8、子数最少下降了精子数最少下降了20%20%，精子向前运动能力下降了，精子向前运动能力下降了25%25%到到35%(fig. 1, b 35%(fig. 1, b and c)and c)。90%90%以上的子代都表现出精原细胞凋亡增加的缺陷。所以子代以上的子代都表现出精原细胞凋亡增加的缺陷。所以子代表型受影响率为表型受影响率为90%90%以上，而且以上，而且f1f1代到代到f4f4代没有差别代没有差别。3 3 处理组与对照组出生后处理组与对照组出生后6060天的天的f1f1到到f4f4代睾丸的形态没有差别。代睾丸的形态没有差别。但是雄鼠在超过但是雄鼠在超过9090天后会偶尔出现完全不孕的个体。

9、在天后会偶尔出现完全不孕的个体。在5050个个实验组实验组f1f1到到f4f4代中有代中有4 4例不孕个体，所以农利灵对后代的致例不孕个体，所以农利灵对后代的致不孕率为不孕率为8%8%。4242例例f1f1到到f4f4代对照组无一例发生不孕。代对照组无一例发生不孕。4 4 为了鉴定这种隔代遗传效应是否通过雄性生殖细胞传递，我为了鉴定这种隔代遗传效应是否通过雄性生殖细胞传递，我们进行了远缘杂交实验。农利灵们进行了远缘杂交实验。农利灵f2f2代雄性与未处理的对照雌代雄性与未处理的对照雌性杂交，然后对子代进行检测。发现雄性子代精原细胞的凋性杂交，然后对子代进行检测。发现雄性子代精原细胞的凋亡也上升了

10、，而且精子数量与活度也下降了。用农利灵亡也上升了，而且精子数量与活度也下降了。用农利灵f2f2代代雌性与对照雄性进行反向远缘杂交发现对子代精原细胞却没雌性与对照雄性进行反向远缘杂交发现对子代精原细胞却没有影响。所以内分泌干扰物的隔代效应是通过雄性生殖细胞有影响。所以内分泌干扰物的隔代效应是通过雄性生殖细胞传播的。传播的。fig. 1二 组织学改变 农利灵农利灵f3f3代的睾丸组织学检查可发现其正常生精代的睾丸组织学检查可发现其正常生精能力的失去与生精小管的异常（能力的失去与生精小管的异常（fig.2fig.2）。而对照）。而对照组组f3f3代睾丸的形态与生精能力确实正常的。代睾丸的形态与生精能

11、力确实正常的。fig. 2 三三 表观遗传学机制表观遗传学机制 处理组有大于处理组有大于90%90%的子代表型产生改变，这是的子代表型产生改变，这是不能用遗传学的不能用遗传学的dnadna序列突变机制来解释的。高频序列突变机制来解释的。高频率遗传突变区域发生突变的频率都比这里观察的要率遗传突变区域发生突变的频率都比这里观察的要低。而且随后的隔离会使突变表型在每代的发生率低。而且随后的隔离会使突变表型在每代的发生率进一步降低。另外自然突变的表型是多种多样的。进一步降低。另外自然突变的表型是多种多样的。相比之下，表观遗传机制，包括生殖细胞的重编程，相比之下，表观遗传机制，包括生殖细胞的重编程，可以

12、导致子代表型改变的高发生率。另外内分泌干可以导致子代表型改变的高发生率。另外内分泌干扰物的暴露时期正是生殖细胞重新甲基化的时期。扰物的暴露时期正是生殖细胞重新甲基化的时期。虽然我们不能排除新的遗传突变的发生，但是有充虽然我们不能排除新的遗传突变的发生，但是有充足的信息可以表明表观遗传机制的参与。足的信息可以表明表观遗传机制的参与。1 1 对照组与处理组出生后对照组与处理组出生后6 6天天f1f1代雄性睾丸代雄性睾丸被取用。甲基化敏感性限制性内切酶消化被取用。甲基化敏感性限制性内切酶消化后，用后，用pcrpcr分析分析dnadna甲基化的改变。分析甲基化的改变。分析来自不同窝对照组与处理组的老鼠

13、。发现来自不同窝对照组与处理组的老鼠。发现农利灵处理组甲基化模式都很相似。处理农利灵处理组甲基化模式都很相似。处理组发现有组发现有2525份份pcrpcr产物的产物的dnadna甲基化改变甲基化改变了。了。2 2 用甲基化明显改变的基因引物做用甲基化明显改变的基因引物做pcrpcr结果结果显示，用显示，用rsai rsai 消化对照发现所有样品都有消化对照发现所有样品都有pcrpcr产物。而用产物。而用hpaiihpaii消化对照组有消化对照组有pcrpcr产产物，而农利灵组却没有。物，而农利灵组却没有。（型限制性内型限制性内切酶既能催化宿主切酶既能催化宿主dnadna的甲基化，又催化的甲基化

14、，又催化非甲基化的非甲基化的dnadna的水解；而的水解；而型限制性内型限制性内切酶只催化非甲基化的切酶只催化非甲基化的dnadna的水解。）的水解。）fig. 3总结总结 性别决定期（性别决定期（e8 to e15e8 to e15）的农利灵与甲氧滴滴涕的暴）的农利灵与甲氧滴滴涕的暴露，会使子代雄性睾丸生精能力下降和不育。其他组织并未露，会使子代雄性睾丸生精能力下降和不育。其他组织并未发现异常，而且血清睾酮也都是正常的。这种表型可以隔代发现异常，而且血清睾酮也都是正常的。这种表型可以隔代遗传而且与雄性生殖细胞遗传而且与雄性生殖细胞dnadna甲基化的改变有关。这种表型甲基化的改变有关。这种表型在几乎所有农利灵子代雄性中都可以观察到，所以基因突变在几乎所有农利灵子代雄性中都可以观察到，所以基因突变应该不是主要原因。基因突变率应该没有本实验中的发生率应该不是主要原因。基因突变率应该没有本实验中的发生率高。初始数据并没有发现对子代雌性的影响，但是农利灵组高。初始数据并没有发现对子代雌性的影响，但是农利灵组子代雌性却有妊娠异常。这种异常与子痫前期有相似之处，子代雌性却有妊娠异常。