探討塑化劑鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯及其代謝物對骨骼肌分化之影響

Abstract

鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Di(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP)為一種塑化劑,常 在環境與人體中測得其含量。DEHP 已被証實具有生殖毒性,流行病學調查指出母 體體內 DEHP 和其代謝物鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(Mono (2-ethylhexyl) phthalate, MEHP)的含量與新生兒出生體重低下呈正相關,出生體重低下可能造成代謝異常 疾病,然而目前對於 DEHP 與 MEHP 造成新生兒體重低下之發育毒性之可能原因 尚未釐清。另外也有研究指出其會干擾體內血糖調控,骨骼肌為調節血糖之主要 周邊組織,DEHP 的暴露可能對骨骼肌產生胰島素抗性,導致第二型糖尿病。故本 研究欲探討 DEHP 與 MEHP 對骨骼肌母細胞分化的影響,以 C2C12 小鼠骨骼肌母 細胞分析骨骼肌胰島素抗性與出生體重低下是否與骨骼肌分化受調控造成發育不 全相關。本研究以 C2C12 於分化培養基中給予 0~1000 μM 之 DEHP 與 MEHP 持 續四天,由 MTT assay,結果顯示在 1000 μM 以下 DEHP 皆不會造成細胞死亡; 而在 100 μM 開始 MEHP 產生細胞毒性。以蘇木紫-伊紅氏染色觀察分化四天過程 持續處理0~100 μM之DEHP與MEHP,發現25 μM與10 μM開始DEHP及MEHP 會抑制骨骼肌肉細胞分化,且具劑量效應關係。用西方墨點法分析 myosin heavy chain C (MHC)、myogenin、phospho-protein kinase B (p-AKT)與 phosph- AMP-Activated Protein Kinase (p-AMPK)之表現量,發現在骨骼肌分化相關標誌蛋 白MHC、myogenin與p-AKT皆從25μM開始受抑治,且具劑量相關性;隨著DEHP 與 MEHP 劑量的增加,發現 p-AMPK 的活化增加,處理 AMPK 抑制劑—compound C (0.5 μM與 1 μM)後抑制 DEHP 與 MEHP 引發之 AMPK 磷酸化表現,發現骨骼 肌分化相關標誌表現 MHC、myogenin 與 p-AKT 皆有回升之現象;在形態方面, 以蘇木紫-伊紅染色觀察骨骼肌分化時細胞產生融合現象與肌小管(myotube)生成,發現處理 compound C 後能緩解 DEHP 與 MEHP 對骨骼肌分化所造成的抑制現象。綜合上述蛋白分析表現與形態觀察之結果,顯示在骨骼肌分化之情況暴露 DEHP 與 MEHP 後會活化 AMPK 磷酸化表現,進而負向調控 p-AKT、MHC 與 myogenin 的訊息傳遞,抑制骨骼肌分化,而代謝物 MEHP 對骨骼肌分化造成之負 面影響加劇,顯示暴露 DEHP 後經代謝可能對骨骼肌肉之分化產生更嚴重影響。 此外,在肌肉分化條件下給予 DEHP 與 MEHP 0-100 μM,發現 PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ )表現量皆從 DEHP 與 MEHP 50 μM上升,使用油滴 染色偵測肌小管內油滴含量,發現暴露 DEHP 與 MEHP 皆使得肌小管內油滴含量 增加,分別從 DEHP 25 μM與 MEHP 10 μM開始增加。處理 compound C 後,不論 在 DEHP 100 μM或 MEHP 50 μM組別發現 PPAR γ 表現量下降,同時肌小管內油 滴量減少,顯示 AMPK 的活化與 PPAR γ 及肌小管內油滴量的調控呈正相關。動 物實驗結果顯示,口服給予三週齡 ICR 雄性小鼠 DEHP 1, 10 與 100 mg/kg 後,測 量其體重、比目魚肌、腓腸肌與脛前骨肌重發現組間並無差異,使用 rotarod 測量 小鼠肌肉之強度,同樣顯示無差異。然而,使用免疫組織染色偵測比目魚肌內衛 星細胞之相關蛋白 Pax7,發現對照組較暴露組含量多,俱劑量效應關係,顯示暴 露 DEHP 可能造成衛星細胞減少,進而導致肌肉受傷時之復原能力較差。綜合上 述,細胞實驗顯示暴露 DEHP 或 MEHP 可能經由活化 p-AMPK 抑制骨骼肌肉分化 並促進其走向脂肪細胞分化途徑,其中,又以 MEHP 所造成之影響更為劇烈。動 物實驗部分,雖然處理 DEHP 組別在肌肉重量與耐力並無改變,然而 Pax7 表現量 的減少可能表示處理組別之衛星細胞減少,顯示肌肉受傷後可能復原能力較差, 其進一步實驗有待釐清。