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1、内分泌干内分泌干扰扰物的物的表表观遗传观遗传效效应应与与雄性生育力雄性生育力摘要 环环境毒素的境毒素的传传代效代效应应需要生殖需要生殖细细胞的染胞的染色体或表色体或表观遗传变观遗传变化。在性腺决定期将孕鼠化。在性腺决定期将孕鼠暴露于暴露于农农利灵（一种抗雄激素复合物）或者利灵（一种抗雄激素复合物）或者甲氧滴滴涕（一种甲氧滴滴涕（一种类类雌激素复合物），会使雌激素复合物），会使F1F1代雄性代雄性产产精子（数量与活度）与生育能精子（数量与活度）与生育能力下降。力下降。这这种效种效应应能能够遗传给够遗传给所有的后代所有的后代（F1 to F4F1 to F4）。）。这这种种对对生殖的影响与生殖生殖
2、的影响与生殖细细胞的甲基化模式有关。胞的甲基化模式有关。环环境因子境因子对对生殖生殖细细胞胞的重新的重新编编程与促程与促进进可可遗传遗传疾病疾病产产生的能力生的能力对对进进化生物学和疾病病因学都具有十分重要的化生物学和疾病病因学都具有十分重要的意意义义。介绍 放射放射线线，化，化疗疗和一些化合物（如和一些化合物（如环环境毒素）的境毒素）的处处理理会会对对基因基因组组的完整性的完整性产产生影响。研究表明孕期雌性接触生影响。研究表明孕期雌性接触这这些些处处理因素会理因素会导导致后代基因或致后代基因或发发育的缺陷。外源物育的缺陷。外源物质质诱导诱导的的传传代效代效应应需要需要稳稳定的染色定的染色质质
3、改改变变或者表或者表观遗传现观遗传现象，如象，如DNADNA甲基化。甲基化。现现在的研究在的研究认为认为隔代效隔代效应应意味着能意味着能够够多多带带相相传传，至少是到，至少是到F2F2代。放射代。放射线线通通过过使使生殖生殖细细胞胞DNADNA突突变变而产生的而产生的隔代效隔代效应应是最先被是最先被鉴鉴定的，定的，这这通常与通常与肿肿瘤的形成有关。化瘤的形成有关。化疗疗和和环环境毒素可境毒素可对对F1F1代造成影响，代造成影响，但是但是对对F2F2代没有影响。代没有影响。虽虽然然它们它们没有没有显显示出隔代效示出隔代效应应，但是内分泌干但是内分泌干扰扰物的隔代效物的隔代效应应有待有待讨论讨论。
4、 最近研究表明表最近研究表明表观遗传观遗传改改变变能能够够使特定的基因特性隔使特定的基因特性隔代相代相传传。隔代表型或基因特。隔代表型或基因特质质需要持久的生殖需要持久的生殖细细胞重胞重编编程。大鼠性程。大鼠性别别决定与睾丸决定与睾丸发发育育发发生在胚胎生在胚胎1212到到1515天天（E12 to E15E12 to E15），），这这一一过过程是睾丸决定因子程是睾丸决定因子SrySry诱导诱导塞塞尔尔托利氏托利氏细细胞前体（在精子胞前体（在精子发发生生过过程中哺育成程中哺育成长长中的精子中的精子细细胞）分化引起的。塞胞）分化引起的。塞尔尔托利氏托利氏细细胞前体，原始生殖胞前体，原始生殖细细
5、胞和迁移中胞和迁移中肾细肾细胞（小管肌胞（小管肌样细样细胞前体）的聚集促胞前体）的聚集促进进睾睾丸形丸形态发态发生和索状构造形成。在性生和索状构造形成。在性别别决定期，胎儿睾丸决定期，胎儿睾丸含有内分泌干含有内分泌干扰扰物靶向的甾体物靶向的甾体类类受体。在索状受体。在索状结结构形成构形成时时期雄激素受体与雌激素受体在塞期雄激素受体与雌激素受体在塞尔尔托利氏托利氏细细胞，小管胞，小管肌肌样细样细胞前体和生殖胞前体和生殖细细胞中表达。胞中表达。虽虽然在然在这这个个发发育育过过程程中睾丸不中睾丸不产产生甾体生甾体类类物物质质，但是雌激素与雄激素，但是雌激素与雄激素类类物物质质可以影响早期睾丸可以影响
6、早期睾丸细细胞功能。所以甾体胞功能。所以甾体类类物物质质在性在性别别决决定定时时期的不适当作用会使生殖期的不适当作用会使生殖细细胞重新胞重新编编程，程，进进而而导导致致可隔代可隔代遗传遗传的基因特性与表型改的基因特性与表型改变变。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天期天期间间短短暂暂的甲氧滴滴涕与的甲氧滴滴涕与农农利灵暴露会降低利灵暴露会降低F1F1代精子代精子发发生能力，生能力，这这与精原与精原细细胞凋亡的增加和精子数量与活度的减少有关。在胚胞凋亡的增加和精子数量与活度的减少有关。在胚胎胎1515到到2020天天进进行同行同样样的暴露的暴
7、露对对子代却没有影响子代却没有影响。2 2 实验组实验组F0F0孕鼠接受了内分泌干孕鼠接受了内分泌干扰扰物的物的处处理。理。对对照照组组F0F0孕鼠孕鼠给给予溶予溶剂剂（仅仅注射注射DMSODMSO）处处理后，使用同理后，使用同样样的方式的方式饲饲养。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天被天被处处死死，分离睾丸做分离睾丸做组织组织学学检验检验。通通过检测发现农过检测发现农利灵利灵处处理理组组的的F1F1到到F4F4代精原代精原细细胞凋亡增加了二倍（胞凋亡增加了二倍（Fig.1AFig.1A）。而且，精）。而且，精子数最少下降
8、了子数最少下降了20%20%，精子向前运，精子向前运动动能力下降了能力下降了25%25%到到35%(Fig. 1, B 35%(Fig. 1, B and C)and C)。90%90%以上的子代都表以上的子代都表现现出精原出精原细细胞凋亡增加的缺陷。所以子代胞凋亡增加的缺陷。所以子代表型受影响率表型受影响率为为90%90%以上，而且以上，而且F1F1代到代到F4F4代没有差代没有差别别。3 3 处处理理组组与与对对照照组组出生后出生后6060天的天的F1F1到到F4F4代睾丸的形代睾丸的形态态没有差没有差别别。但是雄鼠在超但是雄鼠在超过过9090天后会偶天后会偶尔尔出出现现完全不孕的个体。在
9、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，所以例不孕个体，所以农农利灵利灵对对后代的致后代的致不孕率不孕率为为8%8%。4242例例F1F1到到F4F4代代对对照照组组无一例无一例发发生不孕。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，而且精子数量与
10、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 农农利灵利灵F3F3代的睾丸代的睾丸组织组织学学检查检查可可发现发现其正常生精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）。而对对照照组组F3F3代睾丸的形代睾丸的形态态与生精能力确与生精能力确实实正常的。正常的。F
11、ig. 2 三三 表观遗传学机制表观遗传学机制 处处理理组组有大于有大于90%90%的子代表型的子代表型产产生改生改变变，这这是是不能用不能用遗传遗传学的学的DNADNA序列突序列突变变机制来解机制来解释释的。高的。高频频率率遗传遗传突突变变区域区域发发生突生突变变的的频频率都比率都比这这里里观观察的要察的要低。而且随后的隔离会使突低。而且随后的隔离会使突变变表型在每代的表型在每代的发发生率生率进进一步降低。另外自然突一步降低。另外自然突变变的表型是多种多的表型是多种多样样的。的。相比之下，表相比之下，表观遗传观遗传机制，包括生殖机制，包括生殖细细胞的重胞的重编编程，程，可以可以导导致子代表型
12、改致子代表型改变变的高的高发发生率。另外内分泌干生率。另外内分泌干扰扰物的暴露物的暴露时时期正是生殖期正是生殖细细胞重新甲基化的胞重新甲基化的时时期。期。虽虽然我然我们们不能排除新的不能排除新的遗传遗传突突变变的的发发生，但是有充生，但是有充足的信息可以表明表足的信息可以表明表观遗传观遗传机制的参与。机制的参与。1 1 对对照照组组与与处处理理组组出生后出生后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被取用。甲基化敏感性限制性内切酶酶消化后，消化后，用用PCRPCR分析分析DNADNA甲基化的改甲基化的改变变。分析来自。分析来自不同不同窝对窝对照照组组与与处处理理组组
13、的老鼠。的老鼠。发现农发现农利灵利灵处处理理组组甲基化模式都很相似。甲基化模式都很相似。处处理理组发现组发现有有2525份份PCRPCR产产物的物的DNADNA甲基化改甲基化改变变了。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。（ 型限制性内切型限制性内切酶既能催化宿主酶既能催化宿主DNADNA的甲基化，又催化非的甲基化，又催化非甲基
14、化的甲基化的DNADNA的水解；而的水解；而 型限制性内切酶型限制性内切酶只催化非甲基化的只催化非甲基化的DNADNA的水解。）的水解。）Fig. 3总结总结 性性别别决定期（决定期（E8 to E15E8 to E15）的）的农农利灵与甲氧滴滴涕的暴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。其他露，会使子代雄性睾丸生精能力下降和不育。其他组织组织并未并未发发现现异常，而且血清睾异常，而且血清睾酮酮也都是正常的。也都是正常的。这这种表型可以隔代种表型可以隔代遗传遗传而且与雄性生殖而且与雄性生殖细细胞胞DNADNA甲基化的改甲基化的改变变有关。有关。这这种表型在几种表型在几乎所
15、有乎所有农农利灵子代雄性中都可以利灵子代雄性中都可以观观察到，所以基因突察到，所以基因突变应该变应该不不是主要原因。基因突是主要原因。基因突变变率率应该应该没有本没有本实验实验中的中的发发生率高。初始生率高。初始数据并没有数据并没有发现对发现对子代雌性的影响，但是子代雌性的影响，但是农农利灵利灵组组子代雌性却子代雌性却有妊娠异常。有妊娠异常。这这种异常与子种异常与子痫痫前期有相似之前期有相似之处处，后果，后果为为死亡，死亡，严严重的重的贫贫血和血血和血细细胞异常。本研究胞异常。本研究证证明明环环境内分泌干境内分泌干扰扰物可以物可以通通过过重重编编雄性生殖雄性生殖细细胞胞诱导诱导可隔代可隔代遗传遗传的表的表观遗传观遗传改改变变。当然，。当然，要注意的是本要注意的是本实验实验的暴露水平比的暴露水平比预预期期环环境暴露要高。因此，境暴露要高。因此，进进一步的毒理学一步的毒理学实验还实验还要做，以确定群体效要做，以确定群体效应应。
