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哈佛医学院(Harvard Medical School)和纽约州卫生署(New York State Department of Health)的研究人员发现,一种常见的与人类生殖异常相关的增塑剂可能在分子水平上造成损害。

多年来,科学家们一直将接触DEHP(邻苯二甲酸二乙酯的简称)与健康问题风险的增加联系在一起,这些健康问题包括生育缺陷和男性不育等生殖畸形。DEHP是一种添加到许多塑料制品中以使其具有弹性的化学物质。

作为回应,美国联邦和州机构通过了限制DEHP和其他邻苯二甲酸盐在儿童玩具、食品包装、饮用水和其他物品中的比例的法律,尽管DEHP仍然存在于从医疗器械、雨具到洗发水等日常产品中。

与此同时,DEHP对人体到底有什么影响,以及多大程度的暴露被认为是安全的,目前还不清楚。

为了回答这些问题,哈佛医学院布拉瓦尼克研究所(Blavatnik Institute at Harvard Medical School)的遗传学教授莫妮卡·科莱亚科沃(Monica Colaiacovo)和同事们求助于秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)。秀丽线虫是研究人类遗传学和生物学的常见模式生物。

这项研究结果发表在1月9日的《公共科学图书馆·遗传学》(PLoS Genetics)杂志上。研究表明,DEHP会以多种方式破坏减数分裂(导致卵子和精子的细胞分裂),导致卵子形成和胚胎发育早期的缺陷。

这篇论文的资深作者Colaiacovo说:“这些都是全新的发现,希望能为邻苯二甲酸盐如何影响人类生殖健康带来一些启示。”

这些见解可能对那些怀孕或育龄的人,对DEHP和其他邻苯二甲酸酯的监管,以及正在开发的旨在取代邻苯二甲酸酯的“绿色化学物质”有意义。

双重麻烦

Colaiacovo的实验室此前采用了一种策略,即C。如果秀丽隐杆线虫的染色体数目异常,它们的卵就会发出绿光。在人类中,这些异常导致了35%以上的流产和4%的死产,以及不孕不育和唐氏综合症。

在2019年,Colaiacovo用这些蠕虫快速筛选了几十种常见的化学物质,这些化学物质改变了蠕虫卵细胞的染色体,因此最有可能导致人类出现类似的异常。

DEHP与其他几种邻苯二甲酸盐一起出现在名单的前列。

在这项新的研究中,研究小组发现DEHP会在两个方面引起麻烦。

首先,当蠕虫的“亲代”遗传物质在卵中重组时,它会导致过多的双链DNA断裂。这种化学物质似乎是通过改变染色体长度和放松通常紧紧缠绕的染色质结构,从而使更多的DNA暴露在潜在的破坏中。

然后DEHP通过干扰本应在减数分裂过程中停止过度破坏的系统而使问题复杂化。

研究小组发现,结果是:在减数分裂过程中,断裂没有得到正确的修复,染色体有异常的形态,卵子含有错误数量的染色体,胚胎的成活率较低。

问题持续到减数分裂后,进入蠕虫胚胎的第一轮有丝分裂细胞分裂。研究人员并没有调查这一发展阶段以外的变化。

低剂量,高冲击力

分析表明,这些蠕虫暴露在低水平的DEHP中,并进行代谢,DEHP水平与从一般人群的尿液样本中检测到的水平相当。这一发现引起了研究人员的关注,因为它揭示了即使是少量的DEHP也能破坏减数分裂。

Colaiacovo说,这些发现还表明蠕虫处理DEHP的方式与哺乳动物相似,支持了它们作为模型的实用性。

值得注意的是,DEHP暴露的影响因蠕虫而异。

Colaiacovo说:“并不是所有的蠕虫都受到影响,而且影响程度也不一样。”但她补充说,这是实验的一个特点,而不是缺陷。

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Colaiacovo解释说:“并不是每个人都以相同的方式代谢DEHP。“接触某种化学物质的途径和时间,一个人的年龄和饮食,这些只是导致一些人比其他人更容易受到某种化学物质影响的一些因素。”

“你需要大量的数据来全面了解像DEHP这样的化学物质可能在做什么,而我们可以很容易地用蠕虫实现这一点,”她说。

需要做更多的工作来确定蠕虫的发现是否适用于人类。与此同时,Colaiacovo将继续研究各种化学物质是如何改变生殖生物学的——这是它们如何影响人类健康这个谜题的一部分。

Luciann Cuenca,以前是Colaiacovo实验室的研究生,现在在兰多&阿纳斯塔西知识产权律师事务所(Anastasi IP law firm)是本文的第一作者。

这项工作得到了麦肯齐家族慈善信托基金和拉洛基金会的资助。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2020/01/plastic-additive-linked-to-excessive-reproductive-abnormalities/

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