ベンゾアピレンの曝露は、雌のホタテ貝柱Chlamys farreriにおいて、ステロイド生成経路とエストロゲンシグナル伝達経路を介して生殖内分泌かく乱作用を誘導した

Benzo[a]pyrene exposure induced reproductive endocrine-disrupting effects via the steroidogenic pathway and estrogen signaling pathway in female scallop Chlamys farreri.

• Yingying Yang
• Yueyao Zhou
• Luqing Pan
• Ruiyi Xu
• Dongyu Li

抄録

ベンゾ[a]ピレン（B[a]P）は、代表的な多環芳香族炭化水素や環境汚染物質の一つであり、二枚貝において内分泌かく乱作用や生殖障害を引き起こす可能性がある。しかし、その分子メカニズムはまだ十分に解明されていない。本研究では，雌ホタテ貝Chlamys farreriの3つの生殖段階（増殖期，成長期，成熟期）を対象に，B[a]Pを0，0.38，3.8μg/Lで曝露した。本研究では、B[a]Pが性腺症指数、循環ホルモン濃度、内分泌関連遺伝子発現、卵巣組織に及ぼす影響を調べた。B[a]P処理したC. farreriでは、成長期及び成熟期において、プロゲステロン（P）、テストステロン（T）及び17β-エストラジオール（E2）を含む性ホルモンの有意な減少が認められた。これらの作用は、上流のアデニル酸シクラーゼ（Adcy）-プロテインキナーゼ（PKA）シグナル伝達経路によって制御されている3β-HSD、CYP17、17β-HSDを含むステロイド生成酵素の発現低下と関連していた。B[a]P処理したC. farreriでは、エストロゲン受容体(ER)とカベオリン-1(cav-1)の卵巣転写産物レベルが低下した。また、卵巣の発生に関与するエストロゲン媒介遺伝子であるビテロジェニン（Vitellogenin: Vtg）は、B[a]Pによりダウンレギュレーションされた。さらに、成長期および成熟期の卵巣におけるB[a]Pの障害を明らかにするために、卵巣組織学的な検討を行った。これらの結果から、B[a]P のステージ依存的な内分泌かく乱作用について、ステロイド生成経路やエストロゲンシグナル伝達経路に沿った抗エストロゲン作用機序が明らかになった。この知見は、二枚貝の異なる生殖ステージにおけるB[a]P誘発性内分泌かく乱作用の分子機構に関する重要な情報を提供するものである。また、二枚貝の生殖資源の保護や生態学的リスクの総合的な評価の際には、これらの悪影響を考慮に入れる必要がある。

Benzo[a]pyrene (B[a]P), as one of the typical polycyclic aromatic hydrocarbons and environmental contaminants, may cause endocrine disrupting effects and reproductive impairments in bivalves. However, the molecular mechanisms are still not fully understood. In this study, three reproductive stages (proliferative stage, growing stage and mature stage) of female scallops Chlamys farreri were exposed to B[a]P at 0, 0.38 and 3.8 μg/L. The present study determined the adverse effects of B[a]P on gonadosomatic index, circulating hormone concentrations, endocrine-associated gene expression and ovarian histology. Significant decrease in sex hormones including progesterone (P), testosterone (T) and 17β-estradiol (E2), was observed in B[a]P-treated C. farreri at growing stage and mature stage. These effects were associated with down-regulated expression of steroidogenic enzymes, including 3β-HSD, CYP17 and 17β-HSD, which were regulated by the upstream adenylate cyclase (Adcy) - protein kinase (PKA) signaling pathway. Ovarian transcript levels of estrogen receptor (ER) and caveolin-1 (cav-1) were decreased in B[a]P-treated C. farreri. Vitellogenin (Vtg), an estrogen-mediated gene involved in ovarian development, was down-regulated by B[a]P. Furthermore, ovarian histology was investigated to clarify the impairment of B[a]P on ovaries at growing stage and mature stage. Overall, the present results elucidated the anti-estrogenic mechanisms along the steroidogenic pathway and estrogen signaling pathway for the stage-dependent endocrine-disrupting effects of B[a]P. This finding provides important information regarding to the underlying molecular mechanisms of B[a]P-induced endocrine disruption in different reproductive stages of bivalves. In addition, the adverse effects should be taken into concertation during protection of bivalves germplasm resources and comprehensive evaluation of ecological risks.

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