饮用水中环境相关剂量的非甾体抗炎药和17α乙炔雌二醇混合物代际改变小鼠青春期启动

Cocktails of NSAIDs and 17α Ethinylestradiol at Environmentally Relevant Doses in Drinking Water Alter Puberty Onset in Mice Intergenerationally.

作者信息Pascal Philibert, Stéphanie Déjardin, Mélissa Girard, Quentin Durix, Anne-Alicia Gonzalez, Xavier Mialhe, Mathieu Tardat, Francis Poulat, Brigitte Boizet-Bonhoure
PMID36982971
发布时间2023-03
DOI10.3390/ijms24065890

实验完整度

实验包含小鼠体内模型(F1和F2代)、组织学、免疫荧光、激素检测和转录组测序等多层级验证,并涉及功能表型及机制相关基因分析。

主要模型

CD-1小鼠(F1和F2代) 离体培养的组织切片(睾丸、卵巢) 从卵巢分离的卵母细胞

重点核对

药物混合物浓度:D1和D2的准确浓度(IBU 11.3/113 ng/L, 2hIBU 90/225 ng/L, DCF 22.5/112 ng/L, EE2 2.25/45 ng/L) 暴露时间:从8.5 dpc至处死(雌性30 dpp,雄性35 dpp) 动物品系:CD-1小鼠,购自Charles River Laboratories 配药方法:每种药物用乙醇配制储备液,稀释后混合,对照组暴露于0.001%乙醇 样本量:每个暴露组F1有7胎,F2有5胎

摘要

非甾体抗炎药(NSAIDs)和17α-乙炔基雌二醇(EE2)是环境中最相关的内分泌干扰药物之一,特别是在地表水和饮用水中,因为它们通过污水处理厂去除不完全。在性别决定期间,孕鼠暴露于治疗剂量的NSAIDs会对成人的性腺发育和生育能力产生负面影响;然而,它们在较低剂量下长期暴露的影响尚不清楚。在这项研究中,我们调查了长期暴露于含有布洛芬、2-羟基布洛芬、双氯芬酸和EE2的混合物(以两种环境相关剂量添加到饮用水中,从胎儿期至青春期)对F1暴露小鼠及其F2后代的生殖道的影响。在F1动物中,暴露延迟了雄性青春期并加速了雌性青春期。在青春期后的F1睾丸和卵巢中,不同性腺细胞类型的分化/成熟发生改变,其中一些改变在未暴露的F2代中也被观察到。对F1(暴露)和F2动物的青春期后睾丸和卵巢的转录组分析显示,与对照组(未暴露)相比,基因表达谱和富集途径发生了显著变化,特别是炎症小体、代谢和细胞外基质途径。这表明暴露于这些药物混合物具有代际影响。在与人日常暴露相关的剂量下,所确定的NSAIDs和EE2的不良结果通路(AOP)网络将改善关于内分泌干扰化学物质的人类生殖系统发育的AOP网络。它可能有助于根据生物标志物的表达来识别哺乳动物物种的其他推定内分泌干扰物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
环境相关剂量的NSAIDs和EE2混合物长期暴露是否影响小鼠后代性腺发育和青春期启动,并产生代际效应?
核心机制
暴露导致性腺转录组改变,涉及炎症、代谢和细胞外基质相关通路,并影响细胞骨架和细胞连接,进而损害支持细胞-生殖细胞相互作用和血睾屏障完整性。
主要证据
F1和F2小鼠睾丸和卵巢的组织学、免疫荧光分析显示细胞分化异常,转录组测序显示基因表达显著变化,激素检测显示睾酮、E2有下降趋势。
研究意义
研究确定了NSAIDs和EE2在环境相关剂量下的不良结果通路(AOP)网络,可能有助于识别其他内分泌干扰物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物暴露与分组

建立暴露模型,评估长期低剂量药物混合物对性腺发育的影响。

将时间交配的CD-1雌鼠分为对照组、D1和D2组,从8.5 dpc开始在饮用水中添加药物混合物或稀释乙醇,直至子代处死。

2

F1和F2组织学与免疫荧光分析

评估暴露后性腺组织结构、细胞类型和成熟度的变化。

通过HE染色、免疫荧光染色(如Lin28a、SOX9、AMH、COUPTFII、Cx43等)分析睾丸和卵巢的组织学特征、细胞标志物表达和细胞间连接。

3

激素水平检测

评估下丘脑-垂体-性腺轴的功能状态。

采用ELISA试剂盒检测血清中睾酮、FSH、LH和17β-雌二醇浓度。

4

转录组测序与生物信息学分析

鉴定暴露后性腺的差异表达基因及富集通路,寻找生物标志物。

提取睾丸、卵巢和卵母细胞RNA,进行RNA-seq,分析DEGs并富集通路,同时比较F1和F2代DEGs。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证激素水平
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
布洛芬Sigma-Aldrich15687-27-1
2-羟基布洛芬Sigma-Aldrich51146-55-5
双氯芬酸钠盐Sigma-Aldrich15307-79-6
17α-乙炔雌二醇Sigma-Aldrich57-63-6
抗PCNA抗体Sigma-AldrichP8825
抗磷酸化gH2Ax抗体Sigma-Aldrich05-636
抗COUPTFII抗体RD SystemsPP-H7147-00
抗α-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT9026
抗磷酸化组蛋白H3抗体Sigma-AldrichH9908
抗Tra98抗体Abcamab82527
抗PADI6抗体----
抗Sox9抗体RD SystemsAF3075
抗FoxL2抗体自制--
抗AMH抗体----
抗Lin28a抗体ProteinTech11724
抗连接蛋白43抗体Sigma-AldrichC6219
抗α平滑肌肌动蛋白抗体Abcamab124964
Hoechst染料----
TUNEL凋亡检测试剂盒PromegaG3250
EZ-Link Sulfo-NHS-LC-生物素Thermo Scientific21335
链霉亲和素-FITC----
色霉素A3----
小鼠FSH ELISA试剂盒ElabScience BiotechE-EL-M0511
小鼠LH ELISA试剂盒ElabScience BiotechE-EL-M3053
17β-雌二醇ELISA试剂盒Cayman501890
睾酮ELISA试剂盒Cayman582701
TRIzol试剂Invitrogen--
安捷伦2100生物分析仪Agilent--
链特异性mRNA制备连接试剂盒Illumina--
AMPure XP磁珠Beckman Coulter Genomics--
NovaSeq 6000测序仪Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与暴露
小鼠品系、来源、饲养条件、饮水质量检测、药物浓度、暴露时间窗口(8.5 dpc至处死)
阅读提示:Methods 4.1 动物饲养、实验设计和暴露
组织采集与处理
处死时间(雌性30 dpp,雄性35 dpp)、组织固定和切片方法、抗体稀释度和孵育条件
阅读提示:Methods 4.2 组织采集、卵母细胞分离和组织病理学分析
激素检测
血清制备方法、ELISA试剂盒型号、样本量(n=1-6)
阅读提示:Methods 4.4 激素浓度定量
转录组分析
RNA提取和纯度标准、文库构建试剂盒、测序平台和深度、比对和差异表达分析参数
阅读提示:Methods 4.5 RNA提取、RT-qPCR和测序