异种雌激素对男性生育力影响的系统评价(2019年)
1MRC生殖健康中心，爱丁堡大学，女王医学研究所，英国爱丁堡小法国新月47号。
1MRC生殖健康中心，爱丁堡大学，女王医学研究所，英国爱丁堡小法国新月47号。
版权所有©作者2019年。由牛津大学出版社代表欧洲人类生殖与胚胎学学会出版。
这是一篇根据知识共享署名许可证(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)，)条款分发的开放存取文章，只要正确引用原始作品，该许可证允许在任何介质上不受限制地重复使用、分发和复制。
总体而言，近几十年来，男性生殖障碍的发病率有所增加。胎儿时期的睾丸发育对男性随后的生殖功能至关重要。环境化学物质、药物和生活方式等非基因组因素被提出影响人类胎儿睾丸发育，进而影响男性生殖健康。虽然使用动物模型的实验研究已经为这一假设提供了支持，但最近一些使用人类组织和细胞的实验研究已经开始将这些发现转化为确定与人类直接相关的因素。
这项系统性综述的目的是全面描述产前暴露对人类胎儿睾丸发育和功能的影响。我们介绍了环境、药物和生活方式因素在涉及人类胎儿睾丸组织和细胞暴露的实验系统中的影响。与主要来自最近的荟萃分析的现有流行病学数据进行了比较。
为了鉴定实验研究，计算机检索PubMed和EMBASE在1966年1月1日至2018年7月13日期间发表的英文文章，检索词包括“endcreine disruptor”、“Human”、“fred”、“tests”、“germ cells”、“testosterone”及相关搜索词。摘要被筛选以选择全文以供进一步审问。涉及暴露于相同制剂的流行病学研究摘自最近的一项系统综述和荟萃分析。通过筛选通过初始搜索确定的文章全文的参考书目，确定了其他研究。
共纳入25项实验研究和44项流行病学研究。在实验模型中，止痛剂和邻苯二甲酸盐暴露对人类胚胎生殖细胞发育的影响是一致的，这与流行病学研究和动物模型的证据相关。此外，在涉及人体组织的研究中，已经报道了由止痛剂引起的胎儿睾酮分泌减少，这容易导致男性生殖障碍的发展，这也支持了动物和流行病学研究的数据。然而，虽然动物研究表明，在暴露于包括邻苯二甲酸盐和双酚A在内的各种环境化学物质后，睾酮产生减少，但这些效应在使用人类胎儿睾丸组织的实验方法中没有再现。
产前暴露对人胎儿睾丸发育和功能影响的直接实验证据是存在的。然而，对于许多曝光来说，数据是有限的。越来越多地使用与人类相关的模型系统来确定环境暴露(包括混合暴露)对人体组织发育和功能的影响，这应成为监管机构评估此类暴露过程的重要组成部分，以考虑到动物与人类在易感性上的差异。
人胎儿，睾丸，内分泌干扰物，环境化学，药物，睾酮，生殖细胞，间质细胞，支持细胞，类固醇生成。
男性生殖系统的发育及其后续功能会受到发生在子宫内的事件的影响。胎儿时期睾丸发育或功能的紊乱可能会导致男性生殖障碍，在出生后出现()。这包括出生时发现的解剖学异常，如隐睾和尿道下裂，或成年后出现的疾病，包括睾丸癌或不育()。这些相关疾病统称为睾丸发育不全综合征(TDS)。大鼠TDS的发展已被证明在胎儿生命的关键时期，即男性化编程窗口(MPW)(；)期间，雄激素的产生或作用的减少会影响TDS的发展。近几十年来，TDS疾病的发病率不断增加，突显了环境影响在其病因学中的潜在重要性()。已提出的影响胎儿睾丸发育和易患TDS疾病的环境因素包括环境化学品(例如增塑剂和杀虫剂)、药物(例如止痛药、二甲双胍和己烯雌酚)和生活方式因素(例如饮食、酒精和吸烟)(；)。
为了了解宫内暴露如何扰乱胎儿发育并导致出生后睾丸疾病，重要的是考虑人类胎儿睾丸中生殖细胞和体细胞的正常发育(图2)。(图1)。1)。在胎儿时期，生殖细胞迁移到发育中的性腺(人类为4-5周)，在那里它们经历从性腺细胞到精原细胞的分化。这种转变发生在胎儿和出生后早期，涉及多能性因子(例如Pou5f1)的丧失和分化的生殖细胞特异性蛋白的表达(例如MAGEA4)()。性腺细胞分化失败会导致癌前生殖细胞瘤原位细胞(GCNIS)的发展，从而导致成年后睾丸生殖细胞癌(TGCC)的发展()，同时宫内事件导致的生殖细胞丢失也可能影响未来的生育能力。
胎儿生命中生殖细胞的发育是由形成生殖干细胞生态位的体细胞支持的。人类妊娠6-7周(GW)时，支持细胞包围性腺细胞，形成生精索。Sertoli细胞是生殖细胞发育()、Müllerian导管退化(AMH，抗Müllerian激素)和启动胎儿间质细胞分化的基础(；；)。
胎儿间质细胞存在于6例人类GW的睾丸间质中，负责产生与睾丸下降有关的激素。INSL3参与睾丸下降的经腹阶段，而睾丸需要睾酮才能穿过腹股沟管()。睾丸间质细胞衍生的睾酮也会在外周组织中转化为双氢睾酮(DHT)，用于胎儿的男性化，包括外生殖器的发育。因此，胎儿间质细胞功能的紊乱易导致男性生殖障碍的发生，包括TDS和一些性发育障碍(DSD)()。
大多数研究环境暴露对胎儿睾丸发育和功能影响的实验研究涉及啮齿动物。这些研究提供了大量有价值的信息，突出了宫内暴露于各种环境化学品对男性生殖发育的潜在影响。然而，啮齿类动物和人类胎儿睾丸发育在生殖细胞发育()和类固醇生成()方面存在重要差异。此外，这些研究使用的暴露水平可能不能反映与人类直接相关的暴露水平。使用实验动物模型评估实验研究必须考虑模型系统(体外和体内)、暴露方案和药物新陈代谢的变化，同时也要考虑这些参数中每个参数的物种差异的影响()。因此，动物研究报告的结果往往基于超过与人类相关的相对暴露。
虽然人类流行病学和动物实验研究提供了极大的信息，但我们对特定环境暴露如何直接影响人类胎儿睾丸的理解仍然存在很大差距。因此，利用人类胎儿组织和与人类相关的剂量开发模型系统可以弥合来自动物实验模型的直接证据和基于流行病学数据的间接证据之间的差距。最近的一些研究利用人胎儿睾丸组织的体外或异种移植方法来确定环境和药物暴露的影响。与流行病学研究一样，在解释与模型系统、暴露方案和测量结果的生物学相关性有关的这些研究的结果时，有一些关键的考虑因素(图3)。(图2 2和表表I)。
利用人体细胞或组织对环境暴露对胎儿睾丸发育和功能影响的实验证据进行全面综述以前未见报道。这篇系统的综述将详述环境化学品、药物和生活方式因素对人类胎儿睾丸发育和功能影响的实验证据。对于每一类存在人类实验证据的暴露，我们将首先总结动物研究的结果，然后提供流行病学证据的批判性审查。然后，我们将详细描述基于使用人类胎儿睾丸组织的实验模型支持或驳斥这些发现的证据。
这项研究旨在对已发表的关于宫内暴露对实验模型中人类胎儿睾丸发育和功能的影响的文献进行系统的综述。这项研究遵循PRISMA报告系统评价指南的原则()。搜索和评估文献的方案是在文献搜索开始之前确定的。目前还不能在Prospero注册实验室实验研究。
我们进行了PubMed和EMBASE(13/07/2018)的在线搜索，以确定所有与胎儿暴露于环境、药物和生活方式因素对睾丸的影响有关的实验研究，仅限于利用人类胎儿组织或细胞的研究。为了确定相关的流行病学研究，我们纳入了最近对产前暴露和男性生殖障碍之间关系的系统回顾和荟萃分析中确定的出版物()。从筛选出的文章的参考列表中确定了其他流行病学研究。
我们根据以下入选标准系统地检索了原始出版物：1966年1月1日至2018年7月13日发表的英文文章；关于人类胎儿睾丸组织或细胞暴露于明确定义的环境、药物或生活方式因素的实验研究；以及结果，包括对睾丸激素产生(如睾酮、INSL3、AMH)、生殖细胞或体细胞(Sertoli、Leydigi)细胞发育的影响。
我们根据以下标准排除研究：暴露代表胎儿生命以外时期的组织或细胞；暴露非睾丸组织或细胞；上述结果以外的结果；以及综述文章。
我们使用与暴露对人类胎儿睾丸发育的影响相关的医学主题标题和通用术语的组合来搜索数据库(补充表S1)。我们确认了3229次点击。两位作者都对标题和/或摘要进行了独立筛选，以评估是否合格。要求全文的研究包括在摘要中使用人类胎儿睾丸组织或细胞，以及暴露于环境、药物或生活方式因素的影响。获得了40项研究的全文，总共有25种出版物被纳入实验证据综述(补充表S2；图。图3)。3)。共排除15项研究(补充表S3)。另外44种出版物被纳入流行病学证据审查(补充表S4)。
研究包括体外和体外(异种移植)方法和结果，主要评估对睾酮分泌和生殖细胞数量的影响(两者均以与载体对照相比的百分比变化表示)。对附加的睾丸激素，AMH(由SC产生)和INSL3(由LC产生)的影响也被报道。
基于暴露类型和发表年份的研究分布如图所示。图4.。4.大部分研究发表于2007年至2018年。早期的研究主要调查邻苯二甲酸盐、杀虫剂和吸烟，而最近的研究主要集中在双酚和止痛剂上。
邻苯二甲酸酯是一类主要用于软化以聚氯乙烯为基础的产品的工业化学品，广泛存在于各种普通塑料产品中。接触邻苯二甲酸盐可能通过吸入、摄入或直接接触物品，包括包装、油、食品储存和个人护理产品。邻苯二甲酸酯不储存在体内，而是迅速代谢成单酯，尿液半衰期为24小时()。近几十年来常用的增塑剂包括转化为单酯代谢物的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、转化为邻苯二甲酸单丁酯(MBP)的邻苯二甲酸单乙基己酯(MEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。2015年，根据欧盟法律，根据REACH限制(化学物质的注册、评估、授权和限制)，DEHP被禁止普遍使用，并已被邻苯二甲酸二异壬酯(DNP)和最近的二异壬基环己烷-1，2-二羧酸盐(DINCH)取代，这两种物质都被认为生物活性较低()。最近的生物监测数据显示，在美国()和欧洲()，在人体尿样中测量到的二硝基苯酚代谢物都在增加。
大多数已发表的研究子宫内暴露于某些邻苯二甲酸盐(主要是DEHP或DBP)的实验研究都使用了啮齿动物模型，并证明了由于男性后代中胎儿睾酮产生的减少(；)，会扰乱正常的胎儿睾丸发育，并随后导致男性生殖障碍的发展(；)。此外，影响主要来自MPW期间的暴露(；；)，这被认为相当于人类怀孕8-14周(；)。
在人类中，DBP被迅速代谢(主要为MBP)和排泄()。因此，测量邻苯二甲酸盐暴露对孕妇胎儿的影响是具有挑战性的。尽管如此，几种邻苯二甲酸盐代谢物(包括MBP)的尿液浓度已被证明与新生儿男性发育异常的发生率呈正相关，如隐睾和肛门发育距离缩短(AGD；胎儿睾酮暴露的生物读数)()。进一步的间接证据表明，母体暴露于MBP/DBP对人类胎儿睾丸类固醇合成的影响，在回顾性关联研究中也有报道(；)。这些研究表明，男性母体尿MBP浓度与AGD呈负相关，尽管变化很小。然而，另一项单独的小型前瞻性研究未能发现任何相关性()。此外，虽然中期和晚期尿MBP与AGD之间的关联已被证实()，但一项类似的研究显示，在妊娠早期测量尿MBP时没有这种关联()。
在很大的浓度范围内(1.5-1410μg/L)，在母乳中检测到几种邻苯二甲酸单酯，它们与婴儿激素水平有关()。尽管有报道称母乳中的邻苯二甲酸盐(包括MBP)与婴儿男性睾酮水平的改变有关()，但最近的一项研究没有发现母乳中的MBP浓度与新生儿的睾酮或INSL3之间存在显著的关联()。重要的是，这项研究发现母乳中的MBP与隐睾的存在没有关联，这与母亲出生后的MBP浓度一致，与人类胎儿睾酮的产生无关。
邻苯二甲酸酯，包括DBP，也被用于几种常用药物的肠溶包衣，包括质子泵抑制剂(如奥美拉唑)和抗癫痫药物(如丙戊酸盐、卡马西平)(；)。与一般人群相比，这可能导致尿邻苯二甲酸盐水平增加50-100倍(；；)。因此，可以预计，怀孕期间定期使用这些药物可能与接触过这些药物的母亲的后代中男性生殖障碍的风险增加有关。DBP已用于美沙拉嗪(一种5-氨基水杨酸药物)的包衣，美沙拉嗪是一种用于治疗炎症性肠病(IBD)的抗炎剂。几项研究已经报道了怀孕期间服用5-ASA药物的妇女的妊娠结局，一项对2200名患有IBD的孕妇进行的荟萃分析报告称，与患有IBD的非暴露母亲(n=1158)相比，怀孕期间服用美沙拉嗪没有增加先天性异常的发生率(n=642)。必须指出的是，