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Genetics:抗氧化剂可以逆转双酚A对生育能力的损害

来源:本站原创 2020-06-04 16:41

2020年6月4日讯 /生物谷BIOON /——双酚A (BPA)是一种工业化学品,用于制造某些塑料和树脂,食品罐头和瓶盖的内层涂料,商店收据使用的热敏纸,牙科密封胶等等。接触双酚A令人担忧,因为它可能会对健康产生负面影响,包括降低生育能力。

哈佛大学医学院(HMS)进行的一项由Maria Fernanda Hornos Carneiro和她的研究小组进行的研究表明可以通过使用CoQ10(辅酶10)补充剂逆转BPA的有害影响,CoQ10是人体自然产生的一种物质,牛肉和鱼中也有。Hornos Carneiro是前圣保罗研究基金会FAPESP奖学金获得者。

发表在Genetics杂志上的这篇文章首次提出了这种逆转BPA对机体影响的策略。在这项研究中,研究人员测试了CoQ10在暴露于BPA的线虫中的抗氧化作用。

作为一种优秀的抗氧化剂,CoQ10是电子供体。通过贡献电子,它稳定了自由基,减少了BPA引起的氧化应激和细胞损伤。

图片来源:Maria Fernanda Hornos Carneiro & Nara Shin

Hornos Carneiro表示:"BPA具有氧化潜能,因为它的化学性质不稳定,会产生活性氧和氮。当细胞中的抗氧化剂储备(电子供体)耗尽时,活性氧和活性氮的数量就会增加。由于它们的化学不稳定性,它们从线粒体和其他细胞器、细胞膜、蛋白质甚至DNA中"窃取"电子,极大地破坏细胞并可能导致细胞死亡。如果这个问题变得广泛,它将对这种生物构成重大威胁。"

这项研究测量了受精卵的产生量和孵化率,以及成年后代的数量。检测到的问题可以与人类怀孕困难、流产和染色体异常相比较。

"BPA是一种化学污染物,会干扰内分泌,导致细胞氧化应激(氧化剂和抗氧化剂分子之间的不平衡),对配子和胚胎造成损害," Hornos Carneiro说,他在皇家医学院Monica Paola Colaiácovo教授的指导下进行了这项研究。"在这项研究中,暴露于BPA和给予CoQ10的蠕虫显示出更低的卵细胞死亡率,更少的DNA断裂和更少的细胞分裂过程中的染色体异常,以及更少的细胞氧化应激。"

在实验中,蠕虫暴露在BPA、CoQ10和溶剂(DMSO)的不同组合中:空白对照、CoQ10、BPA以及BPA + CoQ10。

接触BPA的量与人类估计的量相似。"我们知道,在当今这个时代,几乎不可能避免接触BPA和类似的污染物,所以我们寻找一种策略来尽量减少其危害。许多研究表明年龄会降低女性生育率,因为她们一生都暴露在BPA(和其他内分泌干扰物)中,因此无法确认这是由于接触BPA还是因为衰老。"

研究中使用的线虫是转基因的,在它们的DNA中插入荧光蛋白序列,以便在体内观察蛋白的表达。研究人员使用了荧光抗体以及先进的显微镜和分子生物学技术。因此,研究人员能够实时观察蠕虫细胞分裂(减数分裂)和胚胎形成过程中在细胞和分子水平上产生的影响。

模仿雌激素

根据Hornos Carneiro的研究,BPA的化学结构与雌性激素相似,雌性激素在排卵中起着关键作用。因此,BPA可以与人类的雌激素受体结合,导致一系列显着的影响。她说:"根据组织的不同,这些影响可能是支持雌激素的,也可能是反雌激素的,这不仅会影响生殖系统,还会影响对一个人的健康很重要的其他系统和过程。"

Hornos Carneiro目前是智利天主教宗座大学(Pontifical Catholic University of Chile)化学和药学学院的教授。她在巴西圣保罗大学riao Preto药学院(FCFRP-USP)进行了这项研究,并获得了FAPESP奖学金,用于海外博士后研究实习。

DNA断裂和线粒体功能障碍

根据Hornos Carneiro的说法,蠕虫暴露在BPA环境下会导致更多的DNA断裂。"这可能是由于生物体中的污染物导致活性氧的形成,我们发现这组蠕虫的DNA断裂没有得到正确的修复。"

研究人员通过监测减数分裂过程中同源染色体之间交换遗传物质时参与DNA断裂和修复的一种蛋白质来观察损伤。

这种遗传物质的交换,被称为交叉,对增加遗传多样性和驱动进化是重要的。她说:"一种假设是DNA断裂的增加[和低效修复]是由于BPA引起的性腺氧化应激的增加。"

图片来源:https://cn.bing.com

另一项发现是线粒体功能障碍增加。线粒体是细胞中产生能量的细胞器。Hornos Carneiro说:"由于氧化应激,仅暴露于BPA的线虫的线粒体膜电位发生了显着变化,而在接受CoQ10补充物的那一组中,这一标记物得到了很大改善。"

对胚胎的影响

本实验还研究了BPA对胚胎的影响。作为一种雌雄同体,秀丽隐杆线虫能够自我受精,因此可以观察到它的生殖腺在减数分裂过程中所有的生殖细胞发育阶段,直到极体和胚胎的形成。

Hornos Carneiro解释说:"在这项研究中,我们使用一种叫做活体成像的技术观察了胚胎在体内的形成。分析缺陷发生的基准是第一次细胞分裂(单细胞胚胎分裂成两部分的精确时刻)。在只接触BPA的小组中,观察到更多的缺陷,如染色质桥的形成和细胞分裂的停止。"(生物谷Bioon.com)

参考资料:


Maria Fernanda Hornos Carneiro et al, Antioxidant CoQ10 Restores Fertility by Rescuing Bisphenol A-Induced Oxidative DNA Damage in the Caenorhabditis elegans Germline, Genetics (2019). DOI: 10.1534/genetics.119.302939
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