父亲接触低剂量N-亚硝基二甲胺（NDMA）会导致大鼠前列腺微环境的代际变化

《Food and Chemical Toxicology》：Paternal Exposure to Low-Dose N-Nitrosodimethylamine (NDMA) Induces Intergenerational Alterations in the Prostatic Microenvironment of Rats

本研究评估了低剂量NDMA（7.2 ng/kg/day）对雄性Wistar大鼠前列腺两代的影响。F0雄性经口灌胃暴露后，前列腺重量显著增加，并出现上皮细胞扩张和胶原类型改变。F1子代在父代暴露和直接暴露下均显示组织微环境异常，包括炎症浸润和基因表达调控（如AR减少）。结果证实NDMA通过直接暴露和父代传递引发前列腺毒性，支持POHaD概念。

　　

Karen Gabriela Favaro de Souza | Gabrielle Chalupa Faria | Débora Hipólito Quadreli | Ivana Regina da Costa | Bárbara Campos Jorge | Lívia Trippe Nagaoka | Julia Stein | Vanessa Aguiar Rocha | Arielle Cristina Arena | Wellerson Rodrigo Scarano | Glaura Scantamburlo Alves Fernandes

巴西巴拉那州隆德里纳州立大学（UEL）生物科学中心普通生物学系

摘要

NDMA是一种亚硝胺，被认为是水和食物中的环境污染物，它在工业过程和水处理过程中无意中形成。由于其在水生环境中的流动性、持久性和致癌潜力，NDMA已成为一个毒理学和公共卫生问题。本研究在“健康与疾病的父源”（POHaD）框架下，评估了低剂量暴露（7.2 ng/kg/天）对雄性Wistar大鼠前列腺的影响。F0代雄性大鼠从出生后第60天（PND）到第104天通过灌胃方式接受暴露。F1代后代在PND70天（父代暴露）和PND120天（直接暴露，PND22-70）时进行了评估。暴露的F0代雄性大鼠表现出前列腺重量增加。立体学分析显示，F0代和F1代（PND120）的上皮细胞扩张和管腔缩小，父代暴露的后代间质区域增加，而F1代（PND70）的间质减少。胶原蛋白分析显示，F0代的III型胶原蛋白减少，F1代（PND70）的I型和III型胶原蛋白减少，而F1代（PND120）在暴露后I型胶原蛋白增加。所有组都表现出炎症浸润和肥大细胞脱颗粒现象。RT-qPCR检测显示，F1代（PND120）暴露后雄激素受体（Ar）表达降低，Tnf-α降低，仅暴露组Il-6升高。NDMA引起了直接的和代际的前列腺毒性，进一步证实了“健康与疾病的父源”概念。

引言

人类和其他动物通过各种途径不断暴露于环境污染物中，如受污染的水和食物、吸入受污染的空气或皮肤接触（NASH等人，2004年）。N-亚硝基二甲胺（NDMA）是一种广泛存在于各种污染源中的亚硝胺，具有致突变性和致癌性（BEARD；SWAGER，2021年）。它可能在使用亚硝酸盐/硝酸盐和胺类的工业过程中无意中产生（US-EPA，2016年）。在环境中，它存在于饮用水、熏制和烧烤食品、乳制品以及蔬菜中（ANVISA，2021年）。 暴露于有毒物质会导致生殖细胞的表观遗传改变，这些改变会传递给后代（SKINNER；ANWAY，2005年），尤其是在关键的发育时期，如配子发生或生命早期阶段（ROTH；SWEATT，2011年；GUERRERO-BOSAGNA；SKINNER，2011年）。在这个出生后阶段，下丘脑-垂体-性腺轴的成熟过程发生（GOLUB等人，2008年）。因此，这些发育时期更容易受到有毒物质的影响，可能导致生殖系统的即时或永久性损伤，而且普遍认为多种环境污染物会影响雄性生殖健康（CHEN等人，2017年；ERTHAL等人，2017年）。 前列腺是雄性生殖系统的主要附属腺体，参与射精时营养物质的产生（KUMAR；MAJUMDER，1995年），并在精液液化及精子获能过程中起关键作用（KALINSKA等人，2016年）。其生理功能完全依赖于雄激素，雄激素与雄激素受体（AR）结合后，调节前列腺上皮细胞增殖和分泌所需蛋白质的合成（WILSON，2011年）。在啮齿动物中，前列腺分为三个叶：腹侧叶、背外侧叶和前叶（SIGIMURA等人，1986年）。选择腹侧叶是因为其对激素和环境变化高度敏感，是最能响应雄激素的叶，因此在前列腺病变研究以及毒理学和发育研究中最为常用（SCARANO等人，2009年）。 越来越多的人认识到研究父母对子女健康影响的重要性，这与“健康与疾病的父源”（POHaD）概念相一致（DOLINOY；JIRTLE，2008年）。基因组贡献（如DNA改变）和表观基因组贡献（如精子DNA甲基化修饰）可能受到环境暴露、父亲年龄和营养的影响，从而影响后代的生育能力和健康（SOUBRY，2018年）。因此，某些孕前刺激可以通过生殖细胞的表观遗传编程影响后代的未来健康（KHOSHKERDAR等人，2021年）。证据表明，NDMA暴露与前列腺癌发病风险增加有关（LEE；CHO，2024年）。我们团队的研究表明，Wistar大鼠在PND 60至PND 90期间接受母体和父体联合NDMA暴露（7.2 ng/kg/天），并持续整个妊娠期（GD 0至GD 20），会导致母体血液学参数的变化以及对胎儿发育的特定影响，尤其是胎儿数量超过预期，以及多余的肋骨发生率增加（ALVES等人，2025年）。 因此，本研究的目的是评估低剂量NDMA暴露对F0代和F1代Wistar大鼠前列腺的影响，探讨父体暴露效应和后代直接暴露的影响，以理解“健康与疾病的父源”概念中的代际影响。

动物

共从UNESP中央动物实验室获得了40只雄性和40只雌性Wistar大鼠（每组10只，每性别）。这些动物在35天大时到达实验设施，并在受控的环境条件下（22°C，12小时光照/12小时黑暗周期，相对湿度约50%）进行了25天的适应期，可以自由饮水和食用商业饲料。适应期结束后，雄性和雌性的体重分别约为200克和150克，然后被分配到相应的组别中。

前列腺重量和立体学

绝对和相对前列腺重量（表2）仅在F0代中对照组和NDMA组之间存在差异。在该组中，暴露于NDMA的动物表现出绝对和相对重量的显著增加。在F1代（PND70和PND120），与对照组相比，绝对和相对前列腺重量没有显著差异。 立体学分析（表3）显示，暴露于NDMA的F0代动物表现出...

讨论

在本研究中，F1代性成熟期间的父体暴露和直接暴露导致前列腺微环境发生改变，引发了即时和持久的改变，这些改变也表现在成年期。这些效应仅在第一代后代（F1）中观察到，表明这是代际效应而非跨代遗传。这些发现进一步证实了“健康与疾病的父源”概念。

结论

我们的结果表明，出生后时期是一个关键的发育窗口期，在此期间，与父体暴露相关的干扰可能会影响后代的发育。直接暴露于NDMA后的动物也表现出改变，这表明父体编程和直接的毒理学效应都可能对观察结果有所贡献。总体而言，研究结果表明NDMA暴露可以调节基因表达和前列腺的某些方面。

手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来修订语法、清晰度和写作风格，并使用Adapta One将手稿翻译成英语。使用这些工具后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

Arielle Cristina Arena：监督、资金获取、概念构思。 Vanessa Aguiar Rocha：方法学、数据分析。 Julia Stein：方法学、研究、概念构思。 Lívia Trippe Nagaoka：资源获取、方法学、数据管理、概念构思。 Bárbara Campos Jorge：研究、概念构思。 Ivana Regina da Costa：方法学、研究、数据分析。 Débora Hipólito Quadreli：方法学、研究、数据分析。 Gabrielle Chalupa Faria：

未引用的参考文献

ADELEKE和ADARAMOYE，2017年；有毒物质与疾病登记机构，2023年；AGLIO等人，2022年；ANWAY等人，2005年；BEARD和SWAGER，2021年；CHARMANDARI等人，2005年；CHEN等人，2017年；CHEN等人，2008年；CHOI等人，2016年；CREASY等人，2012年；CREWS等人，2007年；CSABA，2014年；CHOPRA等人，2004年；ESJARDINS等人，1992年；NGUYEN等人，2014年；ELLEM和RISBRIDGER，2009年；ERTHAL等人，2017年；FDA，2018年；FDA，2020年；FERREIRA和MATSUBARA，1997年；FRIDOVICH，1986年；GEORGE等人，2001年；GOLUB等人

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢CAPES（高等教育研究生教育协调机构）为K. G. F. de Souza提供硕士奖学金和部分财政支持（财务代码001）。本文是K. G. F. de Souza（隆德里纳州立大学）硕士论文的一部分，由G. S. A. Fernandes指导。我们还要感谢国家科学技术发展委员会（CNPq）对研究生产力的支持。