26 июля 2018, 10:55
Олег Акинин

Внутриутробное воздействие фталатов влияет на репродуктивную систему самцов крыс

Эпигенетика
Об этом переводе:
  • Оригинальное название: In Utero Phthalate Exposure Alters the Developing Reproductive System in Males
  • Опубликовано: Телеканал Калифорнийского университета (University of California Television), 11 апреля 2013 г.
  • Ссылка на источник: Ютуб, англ. https://youtu.be/sNP0f6Qqa-U
  • Транскрипт и перевод выполнен для блога «Вавилонский Зоопарк»
  • Шанна Свон, медицинский факультет госпиталя Маунт-Синай


Я намерена кратко рассказать о фталатах и, в частности, о том, что называется «фталатный синдром». Затем о конечной точке, в которой синдром проявляет себя – аногенитальном расстоянии, хотя большинство из вас, вероятно, вообще не знакомы с этим понятием. Я собираюсь определить его и дать краткую историю, а также рассказать о том, почему это важно. Одна из идей, которые я хотела бы донести до вас, заключается в том, что это измеряемый при рождении маркер, способный демонстрировать корреляцию между гормональной средой, в которой находился плод, и репродуктивной функцией взрослого организма. Таким образом, это очень особенный, и, возможно, продуктивный способ перейти от эмбриональной базы развития к манифестации заболевания у взрослых. По моему мнению, поиск подобных мостов между состояниями является очень интересной сферой. Затем я хотела бы немного рассказать о критических окнах в развитии репродуктивной системы.

Итак, фталаты. Наибольшее беспокойство у нас вызывает диэтилгексилфталат (diethylhexyl phthalate (DEHP)), в основном содержащийся в пище, на слайде один из источников, и да, даже органическое молоко содержит фталаты из-за повсеместного использования пластика в технологическом процессе. Диэтилгексилфталат также найден в больницах, поскольку он содержится в любых пластиковых ёмкостях.

Новорожденные в кувезе (инкубаторе) подвергаются очень высокому уровню воздействия. Другая форма, вызывающая особую озабоченность, – это дибутилфталат (dibutyl phthalate (DBP)), содержащийся в ПВХ, в косметике. В косметике дибутилфталат на самом деле содержится в небольших количествах, но он вызывает больше всего беспокойства. И в сегодняшнем разговоре о фталатах я подразумеваю эти два вида, и, возможно, бутилбензилфталат (butylbenzyl phthalate (BBP)), который схож по воздействию с двумя предыдущими, и также считается антиандрогенным. Хотя я должна сказать, что разница в понятиях «эстрогенный» и «антиандрогенный» становится всё более аморфной, и мне уже интересно, стоит ли вообще делать это различие.

Фталатный синдром. Примерно с начала 2000-х годов токсикологи начали складывать воедино интересные результаты, наблюдаемые на самцах лабораторных мышей. Они обнаружили, что на целый кластер конечных параметров повлияли очень высокие (на тот момент) уровни воздействия наиболее антиандрогенных фталатов – диэтилгексилфталата и дибутилфталата. Из всего кластера изменений самым драматичным, а также оказавшимся самым интересным для меня и важным для перспектив исследований на человеке – это уменьшение аногенитального расстояния. Этот маркер очень заинтересовал меня, и я провела много времени изучая его, может быть я смогу и вас им заинтересовать, тем более что он актуален и для женщин. В дополнение к уменьшению аногенитального расстояния, грызуны, подвергшиеся внутриутробному воздействию фталатов, обнаруживают пороки внутреннего развития, в частности придатков яичек, семявыносящего протока и т. д., но также наблюдаются и другие внешние изменения: гипоспадия, неопущение яичек. У грызунов также наблюдается задержка в развитии сосков, что является важным маркером, но непереносимо на людей, поскольку мы не являемся выводковыми животными.

Вместе эти симптомы были названы «фталатным синдромом». Он был определен у грызунов примерно в то время, когда у меня появилась возможность задаться вопрос о том, способны ли фталаты делать что-то подобное с людьми.

Итак, что такое аногенитальное расстояние? Это расстояние от ануса до половых органов, как это и подразумевает термин. Если посмотреть в словарь городского сленга, для него можно найти множество уличных аналогов, так что термин не является новинкой. Причём он не нов не только для шпанят, но и для токсикологов.

Примечание переводчика В небезызвестном фильме небезызвестного шпанёнка Михалкова была история про «просак», в который бесславно попадать. Генитальный фольклор интернационален.

Обычно аногенитальное расстояние измеряется у новорожденных грызунов, и с ними очень просто – одно измерение. С людьми есть много методов измерений, вносящих путаницу, и мы пытаемся выяснить, какой (или какие) из них лучше применять. Расстояние увеличивается с массой тела и возрастом, но, похоже, это постоянный маркер. Этот факт критически важен для всего сегодняшнего разговора – если вносить корректировки к размеру тела, то расстояние не меняется. Было небольшим рождения, останется небольшим у взрослого.

По горизонтали аногенитальное расстояние у мышей при рождении (мм), по вертикали - во взрослом возрасте (мм).

Это график показывает, что грызуны демонстрируют очень хорошую корреляцию между аногенитальным расстоянием при рождении и во взрослой жизни.

Теперь главное – аналогичных данных для людей нет. Никто никогда не делал измерения аногенитального расстояния у ребенка и не следовал за ним, пока они он не станет взрослым, чтобы проверить, сохраняется ли корреляция. Так что в случае людей мы вынуждены пока основываться на предположении, что она существует. Сейчас мы рассматриваем ряд исследований, чтобы, по крайней мере, делать повторные измерения в течение нескольких лет у одних и тех же людей, к примеру, доноров спермы и т. д. Мы пытаемся получить как можно больше информации в этом отношении, но вопрос, насколько постоянным является аногенитальное расстояние у людей, пока остаётся открытым.

Аногенитальное расстояние у мышей: самец и самка

У большинства млекопитающих (исключая человека) аногенитальное расстояние самцов в 1.5-2 раза больше, чем у самок. Не у всех, у гиен, например, наоборот, но у большинства. У самцов расстояние, предположительно, должно быть больше, и когда оно сокращается, это коррелирует с нарушениями репродуктивной функции, например, уменьшением жизнеспособных сперматозоидов, и другими аномалиями. У самок расстояние, предположительно, должно быть короче, и когда оно длиннее, самку реже выбирают для спаривания, и у неё меньше мышат в помёте. Есть некоторые свидетельства того, что то же самое верно для людей, такие выводы следовали из одного исследования близнецов как одного и того же, так и противоположного пола.

Повторюсь, аногенитальное расстояние не является чем-то новым. Я нашла статью от 1912-го года, в которой говорилось о том, что у грызунов разного пола есть различия в этом параметре, так что критерию около ста лет, а может и больше. В 1977-ом году в одном из исследований он был назван «самым объективным критерием для сексуальной привлекательности крыс». И очень важно для этой дискуссии, в 80-х годах начали смотреть на внутриутробное положение, и показали, что оно влияет на аногенитальное расстояние. Я хочу потратить немного времени на это, поскольку считаю, что тема очень важна.

Вот нерождённые грызуны в матке. Они получают гормоны от своей матери, они делают гормоны сами, и они делятся гормонами друг с другом. Выяснилось, что разница в уровнях гормонов у этих мышат измеряема, и играет роль в их развитии.

Схематически мы можем говорить о самке 2M, это розовый плод между двумя синими самцами, или наоборот, самце 2F, оказавшемся между двумя самками.

Как я говорила, вы можете измерить гормоны, на графике только тестостерон. Если по предыдущей схеме двигаться влево, можно найти самую «женственную» самку, это самка, находящаяся между двумя самками, а если двигаться вправо, можно найти самого «мужественного» самца, это самец, находящийся между двумя самцами. И можно наблюдать огромную разница в тестостероне. Даже у самок есть очень большая разница, тестостерон у самки на самом деле растёт значительнее, если она оказывается между двумя самцами, поэтому эффект внутриутробного положения на самок несколько выше, чем на самцов. Соотношение тестостерона к эстрадиолу ещё более значительно.

Имеет ли всё это какое-либо значение? Да имеет. Самая «мужественная» самка («2M, оказавшаяся между двумя самцами) по сравнению с 0M самками имеет во взрослой жизни наименьшую привлекательность для самцов, более агрессивное поведение, меньшую плодовитость, и более длинное аногенитальное расстояние. Мы сейчас говорим о разнице в уровне гормонов масштаба пары капель на олимпийский бассейн. Очень и очень небольшие изменения концентрации приводят к значительным изменениям в поведении. Обратное также справедливо, в частности, 2F самцы имеют более короткое аногенитальное расстояние по сравнению с 0F самцами.

Но что насчёт людей? Я задалась этим вопросом, поскольку у меня была возможность на него ответить. У нас было небольшое исследование, в котором принимали участие планирующие беременность родители. Оно не касалось фталатов, но у нас были образцы крови и мочи родителей до беременности. Таким образом, у нас были подходящие для токсикологического исследования биологические материалы родителей, дети, родившихся в 2000-2003 годах, и возможность за ними следовать.

Итак, вот два метода, которыми мы замеряли аногенитальное расстояние у детей. Я буду просто называть их «длинным» и «коротким». На слайде мальчик, с девочками, в общем, то же самое. Я думаю, вы видите, что это не ракетостроение. Это не сложно. Не сказать, что очень легко, потому что дети брыкаются, и всё такое. Но мы стандартизировали методы измерения, у нас есть обучающие ролики, мы можем даже послать вам консультанта, ели вы его оплатите. Сейчас у нас около 10 000 измеренных детей по всему миру, и мы пытаемся сложить данные воедино, чтобы выработать ориентир «нормы» относительно аногенитального расстояния. С чего-то же нужно начинать.

В нашем исследовании встал сложный вопрос – перенос токсикологических данных на популяционные человеческие исследования. Мы знали о существовании фталатного синдрома у мышей, но, чтобы подтвердить или опровергнуть его наличие у людей, нам нужно было знать, что мы ищем. Никто не делал этого раньше. До нашего исследования были две работы относительно аногенитального расстояния, но они не касались внутриутробного воздействия фталатов.

Мы решили взять комплекс наших измерений, и связать их с уровнями метаболитов фталатов, наблюдавшихся в моче матери в середине беременности.

Я могу говорить весь вечер об этом исследовании, но ограничусь одним небольшим слайдом.

Здесь только один метаболит, MEHHP, это вторичный метаболит диэтилгексилфталата. Если разбить концентрацию MEHHP на «низкую» «среднюю» и «высокую» используя процентиль, а детей на имеющих «кроткое» и «длинное» аногенитального расстояние, то можно будет делать некоторые сопоставления. И к слову, это данные относятся к 100 с чем-то мальчиков из нашего исследования, в реальности мы понятия не имеем о «среднем» размере, а соответственно, о «коротком» и «длинном». Мы надеемся узнать это, когда обобщим данные наших 10 000 международных измерений.

Но мы обнаружили в этих данных то, что если мать подвергалась высокому воздействию MEHHP (не очень высокому в абсолютных цифрах, на 25 процентов выше уровня, находящегося в теле каждого человека), по сравнению с низким MEHHP, то её у мальчика в 13 раз больше шансов иметь короткое аногенитальное расстояние. «Короткое» это по нашим внутренним стандартам измерения, с учётом размера тела и возраста, и относительно других детей исследуемой группы. Если у матери был средний уровень MEHHP по сравнению с низким, то это соответствовало примерно пятикратным шансам иметь короткое расстояние.

Нужно заметить, что на девочек уровень метаболитов фталатов у матери не оказал никакого влияния, а так же то, что метаболиты всех видов фталатов показали сходные ассоциации.

Также мы обнаружили, что диэтилгексилфталат уменьшает опускание яичек, уменьшает ширину пениса и уменьшает размер мошонки. Мы не отметили гипоспадий, но по-видимому оттого, что у нас небольшая выборка. Нам кажется, что мы стали свидетелями, по крайней мере предварительно и на очень небольшой выборке, аналога фталатного синдрома грызунов у людей.

Я считаю, что здесь мы получили урок, как можно известный токсикологический синдром сопоставить с соответствующими сигналами у человека, и в результате перевести результаты с токсикологии животных на токсикологию человека.

Далее, многие люди говорят по этому поводу: «какая разница?». Кого вообще заботит, если аногенитальное расстояние слегка короче? Я хочу дать вам несколько результатов, показывающих что расстояние имеет значение для мальчиков, и немного упомянуть девочек. Два исследования смотрели на аногенитальное расстояние у мальчиков с гипоспадией и крипторхизмом, и обнаружили, что у мальчиков с этими анормальностями аногенитальное расстояние было короче, чем у нормальных мальчиков из контрольной группы. У грызунов короткое аногенитальное расстояние предсказывает низкое качество спермы и проблемы с фертильностью, поэтому мы задались вопросом – имеет ли аногенитальное расстояние предсказательную способность относительно фертильности у людей?

Мы провели исследование, в котором это рассмотрели. Мы привлекли студентов в Рочестере, Нью-Йорк, измерили их аногенитальное расстояние, а также взяли образцы спермы и сделали спермограмму. То, что мы нашли, было довольно неожиданным. Между аногенитальным расстоянием и всеми параметрами спермы этих молодых мужчин была очень тесная связь, но за неё отвечали результаты, полученные измерением по «короткому» методу. По крайней мере, были более значительными. Что интересно, я не сказал вам этого, но результаты, в которых мы нашли связь между фталатами и младенцами, были получены «длинному» методу. Поэтому мы всё ещё пытаемся решить вопрос, какое измерение является «правильными» или они просто говорят нам что-то другое.

На вертикальной оси концентрация сперматозоидов (миллионов/мЛ), на горизонтальной - аногенитальное расстояние (мм) по двум методам измерения

Так выглядят фактические данные, слева расстояние от ануса до мошонки, «короткое», справа – от ануса до пениса, «длинное». Фотографии измерения я демонстрировала выше. Как можно заметить, связь есть в обеих группах, но значительная – в которой измерения делались по «короткому» методу.

Майкл Эйзенберг в Стэнфорде примерно в то же время исследовал пары, обращающиеся в клинику по поводу бесплодия. Он измерял их аногенитальное расстояние, и делал спермограммы, и обнаружил, что у бесплодных мужчин расстояние было более коротким, и качество спермы было хуже. Он также показал, что уровень тестостерона связан с аногенитальным расстоянием, как и объём яичек.

Итак, похоже на то, что у взрослых мужчин аногенитальное расстояние коррелирует с репродуктивной функцией. Если аногенитальное расстояние у взрослых не изменяется с детства или со дня рождения, а само по себе отражает гормональную среду в утробе матери, тогда у нас есть тот мост между заболеваниями во взрослом возрасте и состоянием до рождения, который я стремлюсь найти, и я думаю, что все мы стремимся.

Наконец, я хочу сказать несколько слов о критических окнах воздействия. Существует довольно много данных о перинатальном воздействии субстанций на животных и людей, мы уже говорили о них. На самом деле данных по людям больше, но они не во всём согласуются. Очень мало данных о раннем послеродовом воздействии. Очень ограниченные данные о кормлении и раннем детстве. Нет данных о воздействии в подростковом периоде, ограниченные данные о воздействии на взрослых, и нет данных о пожилых.

Поэтому я просто хочу подчеркнуть, что андрогены в критическое окна воздействия занимаются тем, что дифференцируют недифференцированный репродуктивный трактат и направляют его на мужской путь развития. По умолчанию все являются женщинами и присутствие андрогенов создаёт мужской фенотип. Если их нет или если их недостаточно, то этот путь не будет завершён. То есть женщина не должна подвергаться воздействию андрогенов в этот период, а мужчина должен получить их достаточно. Когда существует этот период?

Несколько людей пытались определить этот период у мышей, и пришли к выводу, что он выпадает на 16-18 день беременности, может 19-20 в зависимости от вида животных и химиката. Похоже, что в этот период влияние понижающих андрогены химикатов вызывает уменьшение аногенитального расстояния. С людями гораздо сложнее. Мы не можем поступать с ними так, как с мышами – просто давать беременной мыши фталаты в разные дни, и смотреть, что получится. Поэтому данные по людям гораздо более приблизительные. Но я хочу сослаться на очень ценный сайт, содержащий информацию о критических окнах развития человеческого эмбриона «TEDx critical windows of development». Это интерактивный ресурс, на котором можно выбрать любой период, и посмотреть, что в нём происходит, и что за что отвечает.

Относительно людей Пол Фаулер (Fowler et all. 2011) сделал кое-что очень изящное. Он взял абортированные эмбрионы и показал, что аногенитальное расстояние отличается у эмбрионов мужского и женского пола уже к 10-й неделе, так что критический период для этой дифференциации будет до 10-й недели. Однако воздействия, которые мы ищем, являются хроническими. Воздействия фталатов, бисфенола А – они происходят на наш организм постоянно. Поэтому знание конкретного дня важно механистически, важно для исследований грызунов, но не так важно для нас, и не стоит особенно расстраиваться, что мы не способны его найти. Хоусер (Hauser et all 2004) в своем прекрасном исследовании по повторным измерениям уровня фталатов сказал, что «один образец мочи имеет умеренную прогностическую ценность для определения уровня воздействия химиката на субъекта в течение трёх месяцев», поэтому можно пытаться найти не правильный день, а по крайней мере, правильный триместр.

Это то, что мы и другие исследования делаем сейчас – по крайней мере, выяснить, как это имеет значение в процессе развития. Существует множество конечных точек, связанных с перинатальным воздействием: помимо репродуктивного развития есть данные о влиянии на сроки беременности, развитие мозга и нейронов, но все они ещё должны быть реплицированы.

В заключение: перинатальное воздействие, несомненно, наиболее важно; триместр воздействия может иметь значение, но точно это не определено; при хроническом воздействии время воздействия не так критично. У нас отсутствуют необходимые данные о воздействии на младенцев. Все эти законы, которые контролируют состав детских игрушек, это перестраховка – мы фактически не знаем, представляют ли они риск. У нас нет каких-либо данных о том, как постнатальное воздействие влияет на младенцев и детей, нет для людей, и очень мало для животных. Влияние на взрослых является наименее критическими, как показывают исследования.

Спасибо.

Примечание переводчика Вот только детей делают взрослые, «не критическое» воздействие на которых не прекращается никогда. Проскочившее упоминание о том, что одной пробы мочи хватает для предсказания уровня фталатов в организме на три месяца, вообще-то довольно малоприятное. Всё это счастье постоянно циркулирует в организме, периодически пополняясь.

Интересно, всё более возрастающее количество трансов и интерес к ним, не имеют ли пластмассовой подоплёки? По срокам всё сходится – массовый бытовой пластик приключился с конца 90-х, и к данному моменту подоспело поколение с нарушенным эндокринным балансом, причём свёрнутым в женскую сторону, так как и фталаты, и бисфенол – антиандрогенны. У мужчин и женщин структурно разный мозг, а гормоны влияют на его развитие ещё в утробе, так что дело не только в площади «просака».

Люди ищут причину феномена в «культуре», «пропаганде», «бездуховности», ещё каких галлюцинациях. А она может быть в том, что папа с мамой бездумно хранили жидкость в пластиковых бутылках, да пару лет кипятили воду в китайском чайнике, неизвестно из чего сделанном. Поэтому мальчик теперь с женским мозгом, коротким аногенитальным расстоянием, и «уменьшенным объёмом яичек». Ну а что, на крысах срабатывает стабильно. Никогда не стоит забывать, что мы всего лишь ещё одни животные на этой планете.

Одним из достижений медреформы приснопамятного президента Обамы было внесение терапии по смене пола в страховку. Количество курсов гормонов в США в результате выросло по экспоненте. Вот на том бы контингенте замерить аногенитальное расстояние, очень интересно, как оно коррелирует со жгучим желанием отрастить себе неподобающие уставу части тела.
Все заметки категории «Эпигенетика»
Комментировать заметку