雙酚A會在BeWo滋養層細胞中引發IRE1主導的內質網應激、細胞凋亡以及功能障礙
《Reproductive Toxicology》:Bisphenol A induces IRE1-dominant endoplasmic reticulum stress, apoptosis, and functional impairment in BeWo trophoblast cells
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時間:2026年03月02日
來源:Reproductive Toxicology 2.8
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本研究通過體外實驗探究雙酚A(BPA)對BeWo胎盤滋養層細胞的影響,發現BPA通過激活內質網應激(ER stress)和未折疊蛋白反應(UPR)通路導致細胞功能障礙和凋亡,為理解BPA與妊娠相關疾病(如子癇前期)的機制提供依據。
Fatma Beyza Sag | Zehra Sezer | Elif Guzel
土耳其伊斯坦布爾大學Cerrahpasa醫學院組織學與胚胎學系
摘要
雙酚A(BPA)是一種干擾內分泌系統的化學物質,廣泛用于聚碳酸酯塑料和環氧樹脂中,人類主要通過接觸食品的材料和熱敏紙以及環境來源暴露于該物質。研究表明,BPA對滋養層細胞有不良影響,而滋養層細胞對胎盤的形成至關重要。內質網(ER)應激和未折疊蛋白反應(UPR)可能參與了BPA誘導的細胞功能障礙。然而,BPA影響胎盤滋養層功能的機制尚未完全明了。本研究旨在探討ER應激/UPR信號傳導與BPA誘導的滋養層功能障礙之間的聯系。我們使用 forskolin 刺激 BeWo 細胞以誘導合胞體形成(這是滋養層分化的一個特征),然后將其暴露于不同濃度的 BPA 下。通過比較結果與 ER 應激相關的數據,研究了 BPA 對滋養層細胞的分化能力、分泌能力、存活率和凋亡的影響。我們的發現表明,ER 應激/UPR 激活參與了 BPA 誘導的滋養層功能障礙,且 BPA 誘導的凋亡可能與 ER 應激有關。總之,本研究提供了關于 BPA 如何影響滋養層細胞的機制性見解,有助于理解與 BPA 暴露相關的妊娠不良結局。
引言
為了維持妊娠,滋養層細胞必須分化為形成胎盤的細胞并具備侵襲能力。滋養層細胞在囊胚的外層發育為細胞滋養層(CTs)。在分化信號的誘導下,CTs 分化為絨毛滋養層細胞(villous CTs)和絨毛外滋養層細胞(EVTs)。絨毛 CTs 進一步分化為合胞體滋養層細胞(syncytiotrophoblasts,SCTs),而 EVTs 則分化為侵襲性滋養層細胞。CTs,尤其是 SCTs,在調節胎兒和母親之間的營養物質、氣體和廢物交換中起關鍵作用 [1]、[2]、[3]。SCTs 的另一個重要功能是合成和分泌妊娠激素及生長因子,例如人絨毛膜促性腺激素(hCG),這是一種對維持妊娠至關重要的糖蛋白激素。因此,母體血清和尿液中的 hCG 水平是評估滋養層分化和功能完整性的關鍵指標。值得注意的是,這種內分泌活動對外部干擾非常敏感,因為細胞對毒素的敏感性增加會導致激素分泌的變化。因此,hCG 分泌的變化可能作為毒素誘導的胎盤功能障礙的指標,反映了 SCTs 對環境和化學應激因子的敏感性 [4]、[5]、[6]。
雙酚A(BPA;2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷;4,4'-異丙基二苯酚)是一種已知的內分泌干擾化學物質 [7]、[8]。BPA 廣泛用于合成聚合物的制造,特別是環氧樹脂和聚碳酸酯塑料,由于其在食品和飲料接觸材料中的存在,人類經常接觸到這種物質。主要的暴露來源包括聚碳酸酯飲用水瓶、即食食品包裝/容器、環氧樹脂內襯以及熱敏紙 [9]、[10]、[11]。盡管 BPA 因其雌激素活性而廣為人知,但其不良生物學效應不僅限于雌激素受體依賴的過程。BPA 主要通過雌激素受體依賴的信號傳導途徑發揮雌激素效應,但也可以通過非經典機制產生有害影響,這些機制獨立于直接的雌激素受體結合,涉及細胞應激相關通路,如氧化應激、線粒體功能障礙、內質網應激、基因毒性和表觀遺傳修飾。這些非經典機制越來越被認為是 BPA 誘導的細胞功能障礙的重要因素,尤其是在代謝和分泌活性較高的組織中,如胎盤 [12]、[13]、[14]、[15]。妊娠期間暴露于 BPA 與胎盤形態和細胞改變有關,可能導致發育中的胎兒發生遺傳和/或表觀遺傳變化 [10]、[16]、[17]。多項研究指出,未折疊蛋白反應(UPR)在 BPA 相關的毒性中起作用。例如,Wang 等人報告稱 BPA 會在神經細胞中誘導 ER 應激并增加凋亡,而 Lee 等人觀察到乳腺癌細胞中的凋亡減少和 ER 應激降低 [18]、[19]。此外,Kim 等人研究了 BPA 對人表皮角質形成細胞的影響,發現 BPA 處理會降低細胞存活率,同時增加氧化應激和 ER 應激 [20]。
內質網(ER)是調節蛋白質合成、折疊、修飾和運輸的關鍵細胞器 [21]。只有正確折疊的蛋白質才能發揮功能。而錯誤折疊的蛋白質則會在 ER 中滯留并被 ER 相關的降解機制降解 [21]。缺氧、氧化應激、Ca+2 平衡紊亂和葡萄糖缺乏等條件會導致 ER 應激,因為這些因素會導致錯誤折疊或未折疊蛋白質的積累。為了應對這種應激,ER 會激活“未折疊蛋白反應(UPR)”機制并啟動 UPR 信號通路。UPR 機制是一種生存反應,由葡萄糖調節蛋白(GRP78)的激活觸發,并由三種主要跨膜蛋白調節:肌醇依賴性酶 1(IRE1)、蛋白激酶 R 類 ER 激酶(PERK)和激活轉錄因子-6(ATF6)[22]。激活的 UPR 機制有助于在 ER 應激下平衡細胞存活和死亡,但長期激活最終會導致凋亡 [23]、[24]。許多研究揭示了 UPR 機制與胎盤發育之間的密切關系。據報道,IRE1 在胎盤中具有高活性,在胚外組織的發育中起關鍵作用;其缺乏會導致胎盤功能障礙和胚胎發育障礙 [25]、[26]、[27]。此外,在病理妊娠(如先兆子癇)獲得的胎盤組織中觀察到 ER 應激增加 [28]、[29]。在先兆子癇胎盤組織中,與健康胎盤組織相比,滋養層細胞中的 GRP78、PERK 和 ATF4 蛋白水平升高,這些細胞通過該信號通路發生凋亡 [30]。
基于所提供的信息,我們假設 ER 應激在 BPA 對滋養層細胞的作用機制中起關鍵作用。為了驗證這一假設,我們研究了 BPA 對 BeWo 人絨毛膜癌細胞系的體外影響,重點關注 ER 應激。為此,我們進行了 Western blot、免疫細胞化學、ELISA 和 CCK8 分析。本研究提供了證據,表明 BPA 暴露會誘導 BeWo 滋養層細胞的內質網應激。
部分摘錄
細胞培養
雖然 BeWo 絨毛膜癌細胞系在基線時表現出一些類似胎盤 CT 的特征——包括增殖能力和滋養層標志物的表達——但在 forskolin 刺激下可以分化為類似 SCT 的細胞。這一分化過程的特點是細胞融合、hCG 分泌增加(內分泌功能)以及合胞體標志物的表達增強,這使得 BeWo 細胞成為研究滋養層功能和內分泌活性的常用 體外 模型
Biscolin 誘導的 BeWo 滋養層細胞合胞體形成
使用 forskolin 處理誘導 BeWo 滋養層細胞的合胞體形成。細胞膜蛋白 E-鈣粘蛋白被用作分化及合胞體形成的標志物。由至少三個核組成的多核結構,如果被 E-鈣粘蛋白標記的膜包圍,則被認為是合胞體。如圖 1 所示,兩個實驗組的融合指數值均顯著高于對照組。在 forskolin 孵育 48 小時后,...
討論
雙酚A(BPA)是一種干擾內分泌系統的化學物質,廣泛用于塑料的生產,如熱敏紙、聚碳酸酯和環氧樹脂,導致人類頻繁且持續地接觸該物質。長期暴露于 BPA 會導致毒性,影響多種組織和器官,包括生殖系統、免疫系統和神經內分泌系統 [15]。許多研究表明,BPA 的有害效應是通過氧化應激等機制介導的
結論
本研究表明,BPA 在不同濃度和持續時間下會誘導 BeWo 細胞系中的 ER 應激,并激活關鍵的 UPR 信號蛋白,包括 GRP78、p-IRE1、p-PERK 和 ATF6。這些發現表明,BPA 可能通過 ER 應激機制發揮其效應,而 BPA 與妊娠相關病理(如先兆子癇和胎兒發育障礙)有關。這些結果強調了需要更全面的研究來更好地理解其作用機制
作者貢獻聲明
Elif Guzel:寫作——審稿與編輯、監督、研究、數據分析。Zehra Sezer:寫作——審稿與編輯、初稿撰寫、方法學設計、研究、數據分析。Fatma Beyza Sag:寫作——審稿與編輯、初稿撰寫、方法學設計、研究、數據分析、概念構建。
資助
本研究由 土耳其科學技術研究委員會(TüB?TAK 項目編號:121S021)資助。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文報告的工作
致謝
我們感謝土耳其伊斯坦布爾 Ko? 大學醫學院的 Dr. Sercin Karahuseyinoglu 提供 BeWo 絨毛膜癌細胞系。
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