污染物、每日性激素水平的规律性以及整个月经周期内的激素变化之间的关系

时间:2026年4月18日
来源:Reproductive Toxicology

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性激素分泌的复杂性和规律性(熵值)与PFAS、邻苯二甲酸盐、酚类及金属污染物的关联性研究。通过分析273名中年女性月经周期内每日性激素水平及污染物血液/尿液样本,发现高PFAS(如全氟辛酸)、邻苯二甲酸丁酯、苯酚(如双酚A)及金属(如铊)水平显著降低FSH、E1C、PDG的熵值,提示污染物可能通过干扰下丘脑-垂体-卵巢轴导致激素分泌模式紊乱,并与更年期提前相关。

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JF Winkles|Nanette Santoro|Samar R El Khoudary|Priyanka deSouza|James Matuk|Sybil Crawford|Alicia Colvin|Mary Sammel|Sung Kyun Park
美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学流行病学数据中心

摘要

本研究探讨了体内污染物水平升高与每日尿液性激素规律性/复杂性之间的关联,识别了这些关系,并在激素谱差异的背景下对其进行了评估。273名中年女性提供了整个月经周期内促卵泡激素(FSH)、雌激素结合物(E1C)、孕酮葡萄糖醛酸酯(PDG)和黄体生成素(LH)的每日测量数据。此外,还采集了一次性的尿液/血清样本,检测了全氟烷基物质(PFAS)、邻苯二甲酸盐、酚类和金属的含量。通过分布熵(DistEn)和模糊熵(FuzzEn)来衡量激素的规律性/复杂性,并分别对序数污染物水平进行了回归分析。总体而言,污染物水平升高与激素熵显著相关。主要趋势显示,最高的污染物水平与激素熵降低有关:双酚A(酚类)与E1C-DistEn和FSH-FuzzEn相关,全氟壬酸(PFAS)与FSH-DistEn相关,全氟辛酸(PFAS)与LH-FuzzEn相关,甲基对羟基苯甲酸酯(酚类)与E1C-DistEn相关,铊(金属)与PDG-DistEn和LH-FuzzEn相关。此外,2-(N-乙基全氟辛烷磺酰胺)乙酸(PFAS)的最高水平与LH-DistEn增加相关。这些关系反映了与围绝经期相关的生殖老化特征,表现为LH峰值减弱/改变、FSH升高、PDG峰值下降以及黄体后期E1C功能障碍。即使考虑了年龄和无排卵周期的普遍性,这一趋势仍然存在,表明除了LH-DistEn外,较低的熵可能表明体内污染物水平升高与早期绝经有关。虽然LH-DistEn仍然体现了这种污染物-老化关系,但其独特之处在于较高的DistEn与更严重的激素失调相关。

引言

绝经是一个重要的生命事件,其特征是月经停止。这一阶段伴随着性激素分泌模式的变化,如黄体期孕酮葡萄糖醛酸酯(PDG)下降、卵泡期促卵泡激素(FSH)升高、黄体期雌酮升高以及抗苗勒氏管激素下降[1]、[2]、[3]、[4]。
最近的研究表明,使用标准化指标来描述每日性激素分泌模式(称为“熵”)可以揭示激素行为与常见研究结果(如最后一次月经的时间[5]和血管舒缩症状的普遍性[6])之间的新关系。在这里,规律性指的是模式随时间的变化可预测性,而复杂性指的是信号内的结构丰富度。关于激素分泌模式,这些研究基于这样一个观点:熵指标非常适合识别和描述通常定义绝经前后月经周期的激素相互作用的变化。本研究在此基础上进一步探讨了每日性激素产生的熵(称为激素熵)与体内污染物水平之间的关系,并评估了这些关系背后的激素谱。
广泛存在的环境污染物,特别是具有内分泌干扰特性的污染物,如邻苯二甲酸盐、酚类、全氟烷基物质(PFAS;也称为“永久性化学物质”)和某些金属,会干扰天然内源性激素的作用,从而改变激素和稳态系统[7]。大量研究表明,酚类[8]、[9]、[10]、邻苯二甲酸盐[11]、[12]、PFAS[13]、[14]和金属[15]的存在与性激素水平的变化有关。此外,这些关系与绝经过渡期相关,污染物暴露已被证明与早期绝经和/或卵巢功能障碍有关[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。据我们所知,目前尚无研究评估环境污染物与激素熵之间的关系。
我们使用熵来量化每日尿液检测的黄体生成素(LH)、FSH、雌激素结合物(E1C)和PDG的复杂性/规律性。从整个月经周期的每日测量数据中计算了模糊熵(FuzzEn)[22]、[23]和分布熵(DistEn)[24]。对于这两种熵指标,较高的值表示更多的不规律性和/或复杂性,但它们强调时间序列的不同特征。FuzzEn衡量时间序列的不可预测性/随机性,而DistEn关注时间点背后的系统复杂性[25]。包含这两种指标的动机来自对心率熵的研究,尽管由于衰老导致系统复杂性明显降低,但仍发现高度的不可预测性/随机性[26]。
在我们的研究中,激素熵指标与近期的单次血清和尿液样本进行了配对,检测了39种污染物,包括金属、酚类/对羟基苯甲酸酯、邻苯二甲酸盐和PFAS。由于熵的增加通常表示失调/混乱的增加,直观上认为下丘脑-垂体-卵巢轴的任何干扰都会增加尿液性激素的熵。然而,在一个健康的生育年龄月经周期中,LH、FSH、E1C和PDG的轨迹本身就表现出一定程度的熵,这是由激素之间的复杂反馈和相互作用网络决定的。鉴于这种复杂性,很难预测这种内分泌系统的干扰如何表现为熵的变化。
因此,本研究有三个主要目标,每个后续目标都是基于前一个目标的结果:
  • O1:对于每个激素熵指标,确定可能与其相关的污染物子集。
  • O2:测试污染物水平升高与激素熵变化之间存在显著关联的假设。
  • O3:评估污染物水平升高与激素熵之间显著关系背后的激素谱。
  • 材料与方法

    所有数据来自“全国妇女老龄化研究”(SWAN),这是一项针对绝经过渡期间生物心理社会变化的纵向多站点研究[27]。1996年,SWAN在马萨诸塞州(波士顿)、密歇根州(伊普西兰蒂和因克斯特)、伊利诺伊州(芝加哥)、宾夕法尼亚州(匹兹堡)、加利福尼亚州(阿拉米达、康特拉科斯塔和洛杉矶县)或新泽西州(纽瓦克)招募了3,302名女性参与者。每个地点都从预定的种族/族裔群体中招募了女性。

    研究人口统计

    表2总结了研究样本特征。大多数女性是日本人(35.9%),其次是白人(27.8%)、中国人(24.9%)和黑人(11.4%)。大多数女性来自西海岸地区(阿拉米达、康特拉科斯塔和洛杉矶县),占参与者的72.9%。平均年龄为48.6岁(标准差2.2岁),平均周期长度为28.6天(标准差6.3天)。大多数女性受过高中以上教育,只有3.7%的女性在支付基本生活费用(如食物)方面遇到很大困难。

    讨论

    体内污染物的存在与激素熵之间存在许多显著关联,这些关系表明了正常激素谱的改变。
    许多已知的激素/污染物关系通过熵得以体现,先前的研究发现E1C与BPA[53]、E1C与MePB[54]、[55]、FSH与PFNA[14]、[18]、[56]、FSH与BPA[57]、[58]、LH与Tl[59]、[60]之间存在关联。这突显了熵的通用性。

    资助声明

    “全国妇女健康研究”(SWAN)得到了美国国立卫生研究院(NIH)的资助,通过国家老龄化研究所(NIA)、国家护理研究所(NINR)和NIH妇女健康研究办公室(ORWH)(资助编号U01NR004061;U01AG012505、U01AG012535、U01AG012531、U01AG012539、U01AG012546、U01AG012553、U01AG012554、U01AG012495和U19AG063720)。本文的内容仅由作者负责。

    作者贡献声明

    Winkles Jon-Francis:写作 – 审稿与编辑、撰写初稿、可视化、方法论、数据分析、概念化。El Khoudary Samar:写作 – 审稿与编辑、监督。Nanette Santoro:写作 – 审稿与编辑、监督、数据分析、概念化。James Matuk:写作 – 审稿与编辑。Priyanka deSouza:写作 – 审稿与编辑。Alicia Colvin:写作 – 审稿与编辑。Sybil Crawford:写作 – 审稿与编辑。Sung Kyun Park:

    利益冲突声明

    作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

    致谢

    临床中心:密歇根大学安阿伯分校 – Carrie Karvonen-Gutierrez,首席研究员(2021年至今);Siobán Harlow,首席研究员(2011–2021年);MaryFran Sowers,首席研究员(1994–2011年);马萨诸塞州总医院,波士顿 – Sherri‐Ann Burnett‐Bowie,首席研究员(2020年至今);Joel Finkelstein,首席研究员(1999–2020年);罗格斯大学,罗格斯大学医学中心,芝加哥 – Imke Janssen,首席研究员(2020年至今);Howard Kravitz,首席研究员(2009–2020年);Lynda Powell,首席研究员(1994–2009年);加利福尼亚大学,

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