综述:内分泌干扰化学物质对甲状腺激素系统发育干扰的机制途径——叙述性综述:内分泌干扰化学物质干扰甲状腺激素系统发育的机制途径
《Current Opinion in Endocrine and Metabolic Research》:Mechanistic pathways of developmental interference of endocrine disrupting chemicals with the thyroid hormone system - a narrative review: Mechanistic pathways of developmental EDC interference of endocrine disrupting chemicals with the EDC - thyroid hormone system – mechanisms
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时间:2026年03月26日
来源:Current Opinion in Endocrine and Metabolic Research CS4.1
编辑推荐:
约瑟夫·克尔莱
柏林夏里特大学医学院实验内分泌学研究所,德国柏林D-10115
1. 摘要
人类、水生和陆地生物的甲状腺激素(TH)系统在发育和成年期是内分泌干扰化学物质(EDC)的主要靶标。EDC会不利地干扰血管化甲状腺滤泡中的TH生物合成、分泌及其向靶器官的分布
约瑟夫·克尔莱
柏林夏里特大学医学院实验内分泌学研究所,德国柏林D-10115
1. 摘要
人类、水生和陆地生物的甲状腺激素(TH)系统在发育和成年期是内分泌干扰化学物质(EDC)的主要靶标。EDC会不利地干扰血管化甲状腺滤泡中的TH生物合成、分泌及其向靶器官的分布。EDC暴露可能影响TH的跨膜运输、脱碘酶介导的细胞内(失)活化以及结合反应,还会影响T3与靶细胞内T3受体的结合。EDC的主要干扰作用发生在TH在循环系统中的分布以及控制活性激素T3在细胞受体水平上可用性的细胞反应中。发育过程中的EDC干扰可能会不可逆地改变下丘脑-垂体-甲状腺轴的反馈调节设定点、TH依赖性大脑发育以及成体的代谢功能。全球范围内仍然普遍存在的碘缺乏状况,尤其是在怀孕和哺乳期间,可能会加剧已识别和疑似EDC及其混合物对人类和环境健康的不良影响。
2. 引言
甲状腺激素系统(THS)是内分泌干扰化学物质(EDC)及其混合物不良影响的重要靶标[1-3]。迄今为止,主要的研究焦点集中在EDC对TH依赖性大脑发育的不可逆影响[4, 5],以及EDC与全球甲状腺癌发病率上升之间的关联[6]。支持EDC暴露与自身免疫性甲状腺疾病(主要影响女性)之间关系的可靠数据仍然很少[2]。不幸的是,全球范围内普遍存在的碘供应不足,尤其是在育龄妇女中[1],加剧了不断增多的营养和环境EDC暴露的负面影响[7, 8]。
过去二十年的研究显著改变了人们对EDC暴露与TH轴紊乱之间关系的认识。过去,研究方法主要集中在甲状腺本身,基于对碘缺乏后果和营养性致甲状腺肿物质影响的丰富经验。最近的细胞和分子研究将实验方法和机制考虑转向了整个THS及其精细调节机制,包括TH靶组织的贡献。大多数EDC的作用并非直接发生在腺体水平,而是通过以下途径:i) 通过血液干扰TH的分布;ii) 通过单羧酸转运蛋白(MCT)、有机阴离子转运蛋白(OAT)和L型氨基酸转运蛋白(LAT)家族的特定TH跨膜转运蛋白介导的TH跨细胞膜运输;iii) 脱碘酶(DIO)介导的细胞内TH(失)活化;iv) 细胞内TH的结合;以及v) 对细胞内T3受体的干扰[1]。这与传统观点形成对比,传统观点认为EDC的主要不良影响是通过与T3受体的竞争和腺体TH合成来实现的,但这一观点现已被修正[10, 11]。
过去二十年的创新研究范式采用了体外生化、分子生物学、细胞培养和类器官模型,并结合了多种模式生物的动物实验研究,而不仅仅是传统的毒理学啮齿动物模型。这些数据,加上全面的回顾性和前瞻性流行病学研究(包括人类生物监测数据),为EDC暴露与其对人类TH相关健康不良影响之间的因果关系提供了明确证据。特别是,有迹象表明,发育过程中的EDC暴露可能会不可逆地改变THS反馈调节的设定点、TH依赖性大脑发育以及成年后的行为和认知功能[3]。
本综述将重点关注最近发现的EDC直接干扰THS关键组分的机制及其对TH轴反馈调节的持续影响,尤其是在早期发育过程中。除非涉及EDC暴露与母亲碘摄入不足的联合影响[7, 8],否则不会讨论成人中的急性和长期EDC效应。将选择一些代表性的EDC或其化学家族或混合物的例子,以说明它们的具体作用机制或对THS多个组分的共同干扰。由于篇幅限制,本综述系列无法全面系统地回顾所有已报告的EDC及其对多靶THS的影响或对环境和人类健康的潜在后果。
3. EDC干扰的机制和途径
过去几十年分子生命科学、遗传学和成像技术的巨大进步,使得能够识别并表征TH系统及其反馈调节的相关组分及其生物学重要性。这得益于通过发现致病或相关基因或蛋白质变异,或使用基因修饰小鼠模型(其发育和功能也依赖于高度保守的THS及其相关组分,如斑马鱼或两栖动物)来验证这些组分[4]。对于许多(但不是所有)THS蛋白质组分,已经证明了EDC对其功能的干扰[1, 12]。
**HPT反馈调节**
迄今为止,尚未报道EDC对下丘脑促甲状腺激素释放激素(TRH)的生物合成和分泌或垂体TRH受体功能,或对促甲状腺激素(TSH)的产生和分泌的直接干扰。预计EDC暴露会导致血液中T4和/或T3浓度的急性或持续性改变,从而可能影响甚至中断TRH/TSH负反馈调节的机制[1, 13-15][13, 14][15]。虽然已经详细研究了宫内和围产期EDC暴露对人类和实验动物模型中垂体发育的影响,尤其是对生殖激素系统的影响[17],但对于EDC对发育中的下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴的影响,相关数据仍相对不足。在啮齿动物模型中,各种EDC的发育暴露影响了垂体细胞功能(包括促甲状腺激素生成细胞),大多数情况下表现为血清TSH浓度升高,但其潜在机制尚未明确[17]。最近的一项综述表明,2,3,7,8-四氯二苯二氧英(TCCD)、多氯联苯(PCB)、三丁基锡(TBT)、双酚A(BPA)和有机磷杀虫剂氯吡硫磷暴露后,EDC可能介导下丘脑炎症,从而导致实验动物生殖系统的激素调节受损[18]。
在人类或实验模型中,EDC暴露时常观察到血清T4浓度(单独)下降的异常现象。然而,这可能并不总是伴随着预期的TSH升高和/或T3浓度下降[1, 19, 20]。通常情况下,T4浓度下降与干扰甲状腺和/或TH生物合成的化学物质相关,而TSH浓度升高;而T4浓度单独下降则常与(肝脏)TH降解有关,这与异源传感器核受体家族成员的激活有关[20]。这种经典的HPT反馈调节紊乱可能与特定组织(包括大脑)中T4/T3的局部生物利用度不足有关,但可能与肝脏和/或垂体的情况不同。这种情况通常也与肝脏(和肾脏)中TH的结合、消除或排泄增加有关。某些研究报道,EDC及其代谢物和混合物暴露会诱导肝脏药物代谢酶的表达升高[21]。
**甲状腺转录因子**
胚胎发育、甲状腺细胞的谱系分化、迁移和功能需要三种转录因子(NK2同源框1(NKX2.1或TTF1)、配对框基因8(PAX8)和叉头框蛋白E1(FOXE1)的及时协调表达,这些转录因子随后调节甲状腺细胞特异性功能基因的表达[22]。使用大鼠细胞系FRTL5或人类(原代)甲状腺细胞的研究表明,即使暴露于低浓度的某些EDC也会直接干扰这些转录因子的表达和功能,从而导致分化甲状腺细胞特有的调节功能紊乱。GenX(六氟丙烯氧化物二聚体酸)是一种短链全氟烷基化合物,作为替代EDC全氟辛酸(PFOA)的替代品进入市场,它在非细胞毒性浓度下会通过抑制Wnt/β-连环蛋白通路抑制NKX2.1和钠碘转运蛋白(NIS)的表达,而在较高浓度下则增加pax8的转录[23, 24]。然而,后一项研究中使用的PFOA浓度相当高,这可能出现在长期暴露人群或职业暴露个体(如3M公司的氟化物生产工人)中[25]。大鼠在子宫内发育和哺乳期间暴露于邻苯二甲酸二乙酯(DEHP)会导致其甲状腺及其组分的显著剂量依赖性损伤[26]。虽然血清TSH浓度升高,但T4浓度降低,T3浓度保持不变,甲状腺中的Pax8、Nkx2.1、Nis、甲状腺过氧化物酶(Tpo)、Dio1和Dio2的转录水平升高,这与Pax8、Nkx2.1、Nix、Tpo蛋白浓度的升高相似,但这些(补偿性?)升高无法弥补观察到的甲状腺滤泡完整性的结构损伤。另一项独立研究仅在怀孕期间给母鼠施用两次DEHP,并在产后第90天分析其后代,证实了DEHP对腺体和全身TH状态的损害[27]。对甲状腺和肝脏的基因表达(及部分)蛋白质含量的详细分析显示,T4、TSH受体(Tshr)、Tg、Tpo、Mct8、Nkx2.1、Pax8和FoxE1的mRNA浓度降低,而肝脏中的Dio1和转甲状腺素(Ttr)mRNA浓度升高,同时TH结合酶UDP-葡萄糖醛酸转移酶Ugt1a1和Ugt1a6的mRNA浓度降低,表明胎儿DEHP暴露对大鼠THS有持续的不良影响。相比之下,广谱拟除虫剂β-氰戊菊酯暴露增加了Nkx2.1的表达,但降低了Pax8和Foxe1的转录水平。这些变化导致Tshr、Tpo、Tg、Dio1和几种miRNA的表达升高,而PI3K、Dio3和其他一些信号通路受损。暴露于逐渐增加的β-氰戊菊酯浓度的大鼠出现甲状腺功能亢进,但血清TSH未受到抑制[28]。然而,这些不一致性可能与技术测定问题有关,因为作者使用商业ELISA试剂盒检测血浆中的TSH、Dio1、Dio2和Dio3蛋白。这三种酶都是细胞内酶,不循环在血浆中,因此无法通过该方法进行定量。
**妊娠期间暴露于抗菌剂三氯生**
许多个人护理产品中含有的三氯生会导致90天大的大鼠后代HPT轴的持续系统性紊乱,表现为Nkx2.1、Pax8和甲状腺相关转录因子及TPO蛋白的表达降低,以及血清T4浓度下降。这些甲状腺功能减退的变化伴随着表观遗传变化,如DNA和组蛋白的甲基化和乙酰化改变[29]。最近发表了一篇关于EDC暴露在啮齿动物妊娠期间对THS不良影响的综述[20]。
**甲状腺TH生物合成和分泌**
THS的多个组分是已充分表征的EDC靶标(见图1、图2)。其中包括参与滤泡碘积累、甲状腺球蛋白(TG)氧化、碘化及其胶体储存和内吞作用的蛋白质(图1)。此外,TG结合的TH生物合成、TG中的TH释放及其分泌也受到影响。催化TH前体MIT和DIT再生成碘代酪氨酸的脱卤酶(DEHAL1)也是EDC的靶标。目前研究最清楚的EDC靶标是NIS和多功能血红素酶TPO[30]。鉴于对碘缺乏和营养性致甲状腺肿物质致甲状腺肿效应的充分了解,最初的EDC研究集中在这两个蛋白质靶标的机制方面。关于EDC直接干扰基底侧TSHr及其信号传导的数据有限,尽管已经鉴定出一种强效的新TSHr拮抗剂,可作为参考化合物[31]。Fischer大鼠FTRL-5细胞暴露于不同浓度的PFOA后,TSHr依赖性抑制了转录因子Pax8和Nxx2.1、甲状腺相关基因Tshr、Nis和Tpo的mRNA表达[32]。
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**图1.**直接内分泌干扰物质(EDC)对甲状腺激素系统(THS)细胞靶点的影响
内分泌干扰化学物质(EDC,用红色表示)直接干扰甲状腺激素系统(THS)细胞靶点的代表性例子:
DIO:脱碘酶 [27],?[36],[66],?[85],[90],[91],[92];
THTMT:甲状腺激素跨膜转运蛋白 [27],[33],[53],[91];
T3R:T3受体 ?[36],[91],[92];
BPA/S/F:双酚A / S / F;
BFR:溴化阻燃剂;
DEHP:邻苯二甲酸二乙基己酯;
PFAS:全氟和多氟烷基物质。
已建立的针对个别THS靶点的参考抑制剂以灰色斜体字显示。
方括号中的数字 [n] 指代手稿文本部分中提到的关于EDC及其靶点的已发表机制信息的相应参考文献。
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图2. 内分泌干扰化学物质(EDC)对甲状腺激素系统(THS)靶点的直接影响示例
在最具综合性的机制研究中确定的直接甲状腺靶点列在A框中:钠碘同向转运蛋白(NIS)[27],[33],?[36],[53],[66],?[85],[90],[91],[92] 和甲状腺过氧化物酶(TPO)[27],[33],?[36],[53],[90],[91],[92](用黑色表示);而关于直接甲状腺靶点甲状腺球蛋白(TG)[23],?[24],[27],[32],[33],?[36],[53],[90],[91] 和促甲状腺激素受体(TSHr)[23],?[24],[27],[32],[33],[53],[53],[66],?[85],[91] 的数据有限(用灰色表示)。
TRH:促甲状腺激素释放激素;TSH:促甲状腺激素。
列出的具有已发表机制信息的选定EDC见B框:
BPA/S/F:双酚A / S / F;
DEHP:邻苯二甲酸二乙基己酯;
GenX:不含PFOA的高性能氟聚合物;
PFOA:全氟辛酸;
PFAS:全氟和多氟烷基物质。
方括号中的数字 [n] 指代手稿文本部分中提到的关于EDC及其靶点的相应参考文献。
成年雌性大鼠连续3个月和6个月暴露于DEHP后,HPT轴出现时间依赖性的紊乱,血清TSH和TH浓度异常,同时TTF-1、TSHr、TPO、TG蛋白表达增加 [33]。其他可能的直接EDC靶点包括TG生物合成、从胶体空间的转运和内吞作用、生成H2O2的双氧化酶(DUOX2/DUOXA2)系统或顶膜碘通道pendrin(SLC26A49)、SLC5A8或Anoctamin-1/TMEM16A [30],这些靶点需要进一步详细研究。
除了众所周知的EDC高氯酸盐(可抑制NIS对碘的摄取)外,还有其他几种EDC会影响NIS的生物合成、其翻译后糖基化(这对甲状腺细胞基底膜的正确插入至关重要),以及其对TH生物合成的关键作用,预计会对甲状腺碘的可用性产生不利影响 [21, 23, 26, 34-38]。
关于EDC干扰TH生物合成的大部分信息都与几类EDC对TPO的抑制有关。TPO是一种血红蛋白蛋白,其通过H2O2依赖性氧化TG中的特定酪氨酸残基并经过三步反应生成TH,为各种EDC提供了多个作用机制点 [21, 23, 26, 28, 32, 35, 39-43]。
已在甲状腺细胞中鉴定出物种特异性的DIO同酶和DEHAL1作为相关的EDC靶点 [1],但目前尚不清楚它们是在甲状腺中优先被靶向,还是在所有表达这些酶的组织或细胞中被靶向(见下文)。
各种EDC干扰的主要靶点是三种主要的TH分布蛋白TBG、TTR和白蛋白,它们在甲状腺分泌或从组织释放后与循环中的脂溶性、带电但疏水的TH及其代谢物结合。由于TTR在所有物种中进化上保守性最高,因此关于其与EDC相互作用和竞争TH结合的研究最为深入 [1, 44]。EDC对TTR的干扰值得特别关注,因为TTR通过其在脉络丛中的生物合成并定向分泌到脑脊液(CSF)中,从而增加脑部的TH生物利用度(而TBG(serpin A7)不存在),TTR是主要的TH分布蛋白 [45],[46]。EDC对TTR将TH分布到目标组织的影响也是循环中游离TH与蛋白结合总TH比例改变、组织TH摄取增加和肾脏TH排泄升高的主要原因。基于TTR(和TBG)的已知蛋白质结构,已经开发出多种强大的体外筛选方案和计算机算法来识别竞争TH的EDC [47],[48],?[49],[50]。此外,一些EDC还会干扰肝脏ttr基因的表达 [28, 37, 38, 40]。关于EDC在体内干扰serpin TBG的信息非常有限,TBG仅存在于灵长类和啮齿动物中,而不在水生动物和鸟类中。人类TBG对T4的亲和力最高,但在三种循环TH分布蛋白中的浓度最低 [46],但在怀孕期间和服用口服避孕药时其循环浓度会增加。
EDC干扰细胞TH跨膜转运蛋白
已鉴定出多种细胞THTMT家族成员及其发育、组织和物种特异性表达模式以及对甲状腺稳态的相关功能,这显著改变了我们对TH生物合成和作用的理解 [51]。特别是MCT8突变的发现及其对受影响男孩神经运动和认知能力的不可逆损害(Allan-Herndon-Dudley综合征,AHDS),目前尚无治疗方法,这也引起了人们对EDC可能干扰这一靶点的兴趣(图2),但迄今为止只有有限的数据,包括双酚类和纳米塑料 [52],[53]。植物来源的高选择性MCT8抑制剂silychristin为进一步分类针对细胞THTMT的EDC效应提供了非常有用的参考化合物 [54],[55]。
细胞内TH的激活和失活
已有大量数据表明,EDC能有效且特异性地干扰DIO家族三种硒酶(图2)的表达和功能,这些酶介导前激素T4向活性T3转化(DIO1, DIO2)或T4向rT3转化(DIO1, DIO3)以及T3的降解(DIO1) [1],[56]。从报告的数据中无法得出EDC是否直接抑制DIO同酶表达或功能的普遍结论。EDC还可能影响它们对T4(DIO2)或T3(DIO1, DIO3)的调节,以响应局部或全身TH状态的变化。HPT负反馈调节的相应适应可能是EDC干扰这一高度敏感的局部精细调节系统以影响细胞内T3R的关键机制 [28],[37],[38],[39],[57],[58]。这些T3R作为T3调控基因的T3依赖性转录因子发挥作用,是至少在体外条件下多种EDC的靶点 [12],[15],[59]。雌性大鼠暴露于TBT和BPS混合EDC 15天的结果表明,这种干扰对整个THS各个组成部分(包括DIO酶)的复杂反应模式 [41]。
TH代谢、结合和消除
EDC干扰参与前激素T4和活性T3激活或失活的细胞内酶是细胞前受体控制T3配体可用性的关键因素。特别是肝脏和肾脏,以及其他组织也表达DIO同酶、硫酸转移酶(SULT)或UDP-葡萄糖醛酸转移酶(UGT),这些酶作用于T4、T3和其他TH代谢物 [1],[60]。虽然DIO1和DIO2可以在局部生成活性T3,但这些其他酶活性会标记TH及其代谢物以进行降解、消除或肠肝循环,这涉及胃肠道微生物群 [61]。EDC是否以及如何通过这些机制干扰TH状态和代谢仍是一个研究空白,需要更敏感和复杂的方法来澄清 [62]。尤其是TH硫酸盐结合物可以穿过胎盘屏障,可作为甲状腺模拟活性TH的储存库,并在细胞需要时通过细胞硫酸酶释放 [63]。
目前,有强烈的尝试将这些TH代谢反应正式归类为“次要”的,类似于药物代谢途径,因此认为它们与EDC对THS的不良影响“无关” [64],[65]。考虑到高达80%的活性T3是在甲状腺外形成的,这种做法将忽略EDC在评估其对人类健康危害和风险时的相关干扰。关于EDC干扰TH结合、代谢和消除的报道表明,这些反应显著影响了血清TSH和TH浓度模式,表明HPT轴的常规负反馈调节受到破坏:尽管血清T4浓度因EDC暴露而显著降低,但TSH和T3浓度没有变化,导致T4降解和消除增加 [38],[66]。许多EDC本身也被SULTs代谢 [67],然后可能干扰TH硫酸盐的处理。
T3R的激活和竞争
核受体超家族的成员,尤其是各种类固醇激素受体,已被确定为参与介导其持久不良影响的高度相关EDC靶点 [68]。然而,与类固醇激素系统不同,大多数EDC对THS的影响发生在前受体水平,从而限制了细胞内T3的可用性 [1]。使用适当验证的完整体内模型生物的大多数研究表明,EDC在THTMT和细胞内TH代谢水平上产生干扰,这与流行病学数据一致 [69]。显然,已在体外证明EDC与分离或过表达在报告系统中的T3R的直接相互作用和竞争。EDC依赖性的组织T3R转录浓度变化通常只显示小幅变化,大多数此类数据来自标准化的细胞T3-T3R报告测定 [12],[70],[71]。最近,首次开发出转基因T3报告小鼠品系,将允许详细了解体内组织特异性EDC对T3依赖性基因表达的干扰 [72],[73]。
核受体,包括T3R,在发育过程中起着重要作用,尤其是在大脑中,EDC暴露可能导致各种内分泌轴的不可逆重置。然而,许多受化学物质发育暴露不良影响的途径也可能涉及非T3R依赖的神经发育机制 [74],[75],[76]。
在碘缺乏背景下暴露于EDC
有人提出并详细讨论了温和和轻度碘缺乏可能会加剧发育期间及成年后的EDC不良影响 [2],[7],但支持这一观点的数据仅限于一些动物实验研究 [77] 和少数观察性或干预性人类研究 [78],[79]。这种推理基于碘缺乏或母体甲状腺功能减退对胎儿和新生儿发育的不可逆不良影响的观察,尤其是大脑,这可能因EDC干扰THS的任何关键成分或直接竞争NIS功能而加剧。通过改变妊娠期间碘和高氯酸盐摄入量的动物实验模型模拟提供了可能的危害的现实限制 [80]。最近的挪威MoBa队列研究(包括500多例病例和相同数量的对照组)表明,在母体碘摄入不足的情况下,某些邻苯二甲酸盐对THS有显著干扰 [81]。这项研究支持了先前的一项小型研究,该研究报道了在高碘供应不足的情况下,高浓度PCB 118暴露对神经认知发育的负面影响 [82]。最近在碘缺乏的怀孕大鼠中的详细研究表明,通过饮用水摄入低浓度的高氯酸盐会导致大脑结构缺陷和皮质抑制性神经元的变化,从而影响其后代的行为 [8]。尽管还需要更多研究来支持这一概念 [83],但这些观察结果已经提供了充分的证据,表明在怀孕前和怀孕期间适当摄入碘的必要性和积极预防效果。这些预防措施不仅限于确认怀孕后的时间点,可能减轻EDC暴露对母胎单位的任何不良后果,考虑到母体碘缺乏和/或甲状腺功能减退对其后代健康发育的已知影响。EDC的作用机制与新方法学(NAM)在THS相关研究中的应用
微小核糖核酸(miRNA)与翻译干扰
miRNA通过协调干扰多个目标mRNA的核糖体翻译来控制mRNA的翻译,这些mRNA构成了特定的细胞通路。对于多种源自药物的EDC(-代谢物),已经证明了它们对水生生物甲状腺激素(THS)的干扰作用。这些不良生态毒理效应的机制涉及miRNA依赖性机制[84],例如在拟除虫菊酯类杀虫剂氰戊菊酯的大鼠实验动物模型中的研究[28]。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂氟西汀会在水生生物体内积累,并降低斑马鱼幼体的血清TH浓度[84]。尽管其下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴被激活,但甲状腺TH合成机制和ttr的下调无法补偿dio2和ugt1转录的增加,导致循环中的TH浓度降低[38]。其他抗抑郁药和常用药物(如锂盐)对(水生)物种THS的类似干扰也在生态毒理学研究中有所报道,但关于它们对人类THS和神经发育过程的影响的数据尚无定论[85]。到目前为止,EDC对翻译过程及其miRNA相关调控的干扰研究还很少。
EDC对甲状腺氧化还原系统的干扰
完整的甲状腺滤泡终生产生的H2O2对维持正常的细胞氧化还原状态以及防御TH生物合成过程中产生的活性氧或氮物种(ROS/NOS)构成了持续挑战,尤其是在TSH刺激或炎症自身免疫过程的情况下。尽管甲状腺细胞表达高水平的硒依赖性还原酶和过氧化物酶以及多种非硒依赖性的氧化还原活性酶[19],但在发育过程中或碘摄入不足时,该腺体仍极易受到这些ROS对DNA、脂质和蛋白质的损害。最新研究表明,某些EDC及其混合物不仅会干扰甲状腺的Dio1和Dio2硒蛋白,还会影响Nrf2/Keap1蛋白通路的表达和功能,该通路通过Nrf2与基因中的抗氧化调节元件相互作用来调控细胞氧化还原控制和抗炎基因的激活[41]。显然,EDC暴露对细胞氧化还原系统的这种不良影响不仅限于产生H2O2的甲状腺,还可能影响其他参与TH稳态的组织,尤其是在发育敏感期[86]。
甲状腺类器官作为研究EDC作用机制的模型
基于(小鼠)胚胎干细胞(ESC)或人类诱导多能干细胞(hiPSC)的体外模型的最新进展将带来重大突破,因为可以研究完整的滤泡结构,这些结构再现了EDC干扰正常TH生物合成、储存和分泌所需的大部分特征和通路,尽管仍缺少微血管系统[3]、[87]、[88]。未来十年仍需进一步研究,以模拟血管系统和其他各种细胞结构对精细调节的THS及其组成成分的复杂性的影响。组织类器官芯片和其他基于细胞的新型方法学(NAM)[12]、[89]结合多组学技术[62]目前只能提供对单个机制方面的初步了解。它们将有助于筛选那些对人类或其他水生和陆地生物的THS产生不良影响的高相关性EDC,并对其进行后续的进一步表征和优先排序,这些EDC在发育和代谢稳态过程中对TH的依赖性至关重要。
结论
EDC对THS的干扰不仅限于甲状腺对TH的生物合成、储存和分泌。已有文献记录了多种EDC类别对NIS介导的碘摄取和TPO催化的TH生物合成步骤的直接抑制作用。关于EDC对TSHr及其信号级联、TG、DUOX系统、滤泡甲状腺细胞顶端膜上的碘流以及DEHAL1介导的碘再生的直接影响的信息有限。目前尚不清楚报道的甲状腺细胞相关转录因子及其调控基因表达的改变是直接效应(可能涉及EDC与miRNA调控的相互作用),还是反映了EDC依赖性的HPT反馈调节改变,这需要更全面的研究,包括暴露于EDC混合物的情况。许多EDC类别会干扰TH与血清转运蛋白TBG和TTR的结合,并改变可用于细胞摄取的蛋白结合型与“游离”TH浓度之间的比例。但关于EDC及其混合物对大量白蛋白结合型TH的影响的数据很少。需要针对EDC通过MCT8等转运蛋白对细胞TH跨膜转运的影响进行针对性研究,考虑到这些转运蛋白在发育过程中的重要作用,尤其是在大脑中的组织特异性表达模式。结合细胞内的DIOs和TH结合酶,它们控制T3配体对T3受体的可用性。到目前为止,仅初步分析了个别或多种EDC及其混合物对这些精细调节机制的影响程度。来自各种动物实验模型的数据表明,EDC及其混合物的许多直接效应发生在目标组织和细胞水平,而不仅仅是腺体层面。考虑到不同物种和进化过程中TH调节机制的高度保守性(使用相同的T4和T3分子结构),这对人类健康具有重要意义。迫切需要详细的研究来分析现实EDC混合物暴露情景下的效应,特别是要特别关注非单调浓度-效应关系。最近在功能性干细胞衍生类器官模型方面的进展已经为EDC暴露对THS影响的复杂性提供了宝贵的见解。这些模型将有助于分析因果关系,尤其是在包含缺失的血管成分后。可靠的计算机模拟和体外研究将为优先识别与THS相关的健康相关EDC类别提供所需的数据,并支持NAMs在THS中的应用验证。甲状腺类器官可以反映复杂腺体结构的多个方面。然而,仍需要在合适的活体模型生物中进行进一步研究,以缩小体外和体内观察之间的巨大差距,从而充分理解EDC在发育、不同生命阶段以及对维持人类健康的(病理)生理挑战中的干扰作用。
审稿人1要求删除此表格,现替换为图1和图2。
表:EDC对THS的直接效应示例
| EDC | 转录因子 | TSHr | NIS | TPO | TG | DUOX系统 | 碘流通过滤泡甲状腺细胞顶端膜 | DEHAL1介导的碘再生 | BP-A/F/S | XXXX[90] | DEHP[27], [33] | Gen[23], ?[24] | PFAS[36], [91], [92] | PFOA[23], ?[24] [32] | 溴化阻燃剂[93] | (重金属)[90] | EDC混合物,塑料[53], [91] | 当前使用的药物,例如锂、PTU、氟西汀[66], ?[85] | 未引用的参考文献[42] |