双酚类化合物的甲状腺激素信号通路干扰及相关神经毒性研究

The production and use of bisphenol A (BPA) have been restricted due to its endocrine diruption and neurotoxiccity. Thus some new bisphenol chemicals, such as bisphenol S and bisphenol F, emerge as the substitutes for BPA. So far, toxicological data on these new pollutants has been scarce. To evaluate the safety BPS/BPF as the substitues for BPA, we will investigate the disruption of thyroid hormone (TH) signaling pathay by BPS/BPF and toxicological effects of long-term exposure using Xenopus laevis, which is a model for studying TH singnaling pathway and thyroid disruption, considering TH signaling disruption by BPA and similarity of BPS/BPF with BPA.In addition,to explore whether BPA and TBBPA cause neurotoxicity via TH signaling pathway, we will establish a TH-induced brain development model using X.laevis, and provide a new method for exploring brain developmental damage of thyroid disruptors via TH signaling pathway. Using this method, we will study effects of BPA and TBBPA on brain development and related molecular mechanism, which will promote the understanding of neurotoxicity caused by thyroid dsiruptors.

因为广泛的内分泌干扰作用和神经毒性，双酚A(BPA)的生产和使用正受到限制，双酚S(BPS)、双酚F(BPF)等双酚类化合物作为替代品应运而生。但是，目前对这类新污染物毒性的认识几乎还是空白。鉴于BPA在甲状腺激素（TH）信号通路上具有甲状腺干扰作用，而BPS、BPF结构与又BPA相似，本项目以TH信号通路研究和甲状腺干扰研究的模式生物----非洲爪蟾为材料，研究BPS和BPF的TH信号干扰作用及其长期暴露的毒理学效应，以评价BPS、BPS替代BPA的安全性。另外，针对"BPA和四溴双酚A（TBBPA）具有TH信号干扰作用，但是否会通过此途径产生神经毒性？"这一科学问题，首先建立一个TH诱导脑发育的非洲模型，为研究由TH信号介导的甲状腺干扰物对脑神经发育的影响提供一个简单快速的方法,然后探讨BPA等双酚类物质由TH信号干扰介导的脑神经发育影响及分子机制，以促进对甲状腺干扰物神经毒性的理解。

因为双酚A（BPA）具有广泛的内分泌干扰作用和其他不良效应，其生产和使用正受到限制，双酚S （BPS）、双酚F（BPF）等双酚类化合物作为替代品应运而生。然而，目前对这类新型污染物的安全性的认识还很缺乏。鉴于BPA具有甲状腺激素（TH）信号干扰作用，而TH 信号干扰可能引发脊椎动物发育尤其是脑发育的异常，本项目以甲状腺干扰研究的模式生物----非洲爪蟾为实验动物，研究BPA替代品及衍生物的TH信号干扰作用及（脑）发育影响，以评价这类新型污染物的安全性。项目首先优化了研究TH信号干扰作用的T3诱导非洲爪蟾变态试验方法，关键确定了T3诱导变态的浓度和暴露时间以及作为分子指标的TH响应基因，明确了头部面积、嘴宽、单侧脑宽/脑长和后腿长/吻泄长作为表征变态的形态学指标以及体重作为整体变态的综合指标。在此基础上，通过发展表征脑特异性发育的指标建立了T3诱导脑发育模型：暴露2天后脑中TH响应基因（TH/bzip、thrb、bteb、st3、mmp13、tgm2）和细胞增殖/迁移相关的基因（cyclin B1、plk1、kif20A、tpx2、fabp7、jiraiya）的表达作为评价TH信号干扰和脑发育影响的分子指标，暴露4天后脑的组织学结构作为组织学指标，同时用EdU和BLBP免疫荧光分别标记脑细胞的增殖和迁移。T3诱导非洲爪蟾变态试验和T3诱导脑发育模型为体内研究污染物的TH信号干扰作用和由此导致的脑发育影响提供了简便快捷的方法。利用以上建立的实验动物方法，结合体外研究试验，发现BPS和BPF同BPA一样具有TH信号干扰作用，BPF影响TH信号介导的非洲爪蟾的生长和发育，且这种影响与爪蟾的发育期相关。就此而言，替代品BPS和BPF不比BPA安全，此结果为BPA替代品BPS和BPF的生产、使用以及环境管理决策提供了科学依据。另外，项目对已知的TH信号干扰物四溴双酚A（TBBPA）的研究显示，TBBPA可通过TH信号干扰影响脑的发育，表现为抑制脑中TH响应基因的表达、干扰细胞的增殖和迁移行为，最终导致脑重塑的抑制，该研究结果为认识TBBPA的神经毒性提供了一种思路。