组成型雄烷受体在邻苯二甲酸酯内分泌干扰中的作用

Phthalic acid esters (PAEs) are widely used environmental endocrine disruptors. Constitutive androstane receptor (CAR) plays important roles in metabolism regulation of xenobiotics, energy, and endocrine hormones. Chemicals-induced CAR activation is characterized by significant specific in species and isoform. To date, some PAEs have been identified as certain isoform CAR activators. The aim of this study is to explore the role of predominant isoforms of human CAR (CAR1, CAR2) in PAEs-induced endocrine disrupting effects. The human CAR transgenic mice will be constructed and the screening test will be established. Using this test, the capacity of CAR activation will be evaluated in all widely used PAEs and their major metabolites. In addition, the dose-effect relationship of typical PAEs, which activate human CAR, will be assessed and compared in transgenic mice and wild type. Also, the association between CAR activation and endocrine disrupting effects induced by PAEs will be conducted based on pathway activity level analysis. Moreover, the associations will be validated in cultured human hepatocytes. This study is beneficial to elucidation of PAEs-induced endocrine disrupting effects, extrapolation in risk assessment, and discussion in xenobiotic- xenobiotic interaction.

邻苯二甲酸酯（PAEs）是应用广泛的环境内分泌干扰物。组成型雄烷受体（CAR）在外源化学物代谢、能量代谢、内分泌激素代谢调节中发挥重要作用。化学物对CAR的活化作用具有很强的物种和同工型差异，已知某些PAEs对人的特异同工型CAR具有活化作用。为探讨人的主要同工型CAR（CAR1、CAR2）在PAEs内分泌干扰效应中的作用，构建人CAR转基因小鼠，建立人CAR1/CAR2激活剂筛选方法，对各种PAEs及主要代谢物的CAR活化作用进行鉴别；比较具有CAR活化作用PAEs对转基因鼠与野生型鼠内分泌干扰作用（基因表达谱与血清激素水平）的剂量-效应关系；应用表达谱通路活性水平分析，探索CAR活化作用与毒效应的关联，并应用原代培养人肝细胞对得到的关联进行验证。研究成果将有助于探索PAEs毒作用机制，为危险度评价提供更接近人体的数据，并为探讨PAEs与其他环境污染物的毒物-毒物相互作用提供基础。

邻苯二甲酸酯（PAEs）是应用广泛的环境内分泌干扰物。组成型雄烷受体（CAR）在外源化学物代谢、能量代谢、内分泌激素代谢等过程中发挥重要作用。本项目为探讨CAR在PAEs内分泌干扰效应中的作用，以及PAEs对CAR活化作用的种属差异，应用分子对接预测3种PAEs的CAR结合活性；建立CAR活化作用体外筛选方法，对15种PAEs的CAR活化作用进行鉴别；构建CAR基因敲除小鼠，表达人主要同工型CAR转基因小鼠，应用连续3天经口染毒试验进行体内CAR活化作用鉴别；比较具有最强CAR活化作用的邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）染毒90天对野生型小鼠、CAR基因敲除小鼠、人源CAR转基因小鼠内分泌干扰效应的差异，应用蛋白组学，靶向代谢组学、转录组学技术，探索CAR活化作用在毒效应中的作用机制。分子对接结果显示：DEHP、邻苯二甲酸甲苯基丁酯（BBP）对3种人CAR同工型分子结合活性相似，均高于小鼠CAR结合活性，DEHP主要代谢产物邻苯二甲酸单乙基己酯（MEHP）与人CAR和小鼠CAR结合活性相似，均低于DEHP、BBP的CAR结合活性。体外筛选试验结果显示，筛选的15种PAEs中，6种PAEs对人CAR具有活化作用；但应用遗传修饰小鼠的体内试验发现，15种PAEs均不能活化鼠CAR，而均能激活人CAR，其中DEHP和DBP的活化作用最强。90天重复经口染毒野生型小鼠、人源CAR转基因小鼠血清睾酮、三碘甲状腺原氨酸、甲状腺素水平均低于相应对照组，而CAR基因敲除小鼠未见显著改变；并且染毒人源CAR转基因小鼠血清3种激素水平均显著低于野生型小鼠。机制研究发现DEHP能影响睾丸脂肪酸的合成，促进葡萄糖无氧酵解，阻碍三羧酸循环和糖异生作用，使睾丸微环境的乳酸蓄积和ATP供能不足，导致脂肪酸β氧化加速和脂肪酸合成受阻，从而引起睾丸萎缩以及精子质量和活力的下降。研究结果验证了本项目提出的研究假设，证明PAEs对人与小鼠CAR活化作用存在显著种属差异，PAEs对人CAR活化作用显著强于小鼠，CAR活化直接参与PAEs内分泌干扰效应，基于小鼠的PAEs动物试验结果可能低估了人群暴露的风险。目前已有的CAR活化作用体外筛选方法与体内试验相关性不强，本项目建立的CAR遗传修饰小鼠为开展化学物内分泌、代谢干扰效应研究提供了有价值的动物模型。