精巣のトランスクリプトーム解析により、メダカにおけるビスフェノールaまたは17α-エチニルエストラジオールへの発育期曝露の影響が明らかになった

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Aquat. Toxicol..2020 Jun;225:105553. S0166-445X(20)30303-9. doi: 10.1016/j.aquatox.2020.105553.Epub 2020-06-24.

精巣のトランスクリプトーム解析により、メダカにおけるビスフェノールaまたは17α-エチニルエストラジオールへの発育期曝露の影響が明らかになった

Transcriptome analysis of testis reveals the effects of developmental exposure to bisphenol a or 17α-ethinylestradiol in medaka (Oryzias latipes).

Ramji K Bhandari
Xuegeng Wang
Frederick S Vom Saal
Donald E Tillitt

PMID: 32622090 DOI: 10.1016/j.aquatox.2020.105553.

抄録

内分泌かく乱化学物質（EDC）は、分子経路の変化とそれに伴う内分泌機能の障害を介して生物の異常を引き起こす可能性がある。ビスフェノールA（BPA）と17α-エチニルエストラジオール（EE2）は、環境中のどこにでも存在するEDCである。魚類を含む多くの水生生物は、その生涯を通じて様々な濃度のBPAとEE2にさらされています。BPAとEE2はともにエストロゲンのシグナル伝達経路を活性化し、ステロイド生成に関連する経路の変化を介して生殖に悪影響を及ぼす可能性がある。しかし、これら2つのユビキタス環境エストロゲンに慢性的に曝露されると、胚期、幼生期、幼生期に影響を受ける転写経路は明らかになっていない。本研究では、低濃度のBPAまたはEE2に慢性的に曝露したメダカの精巣における転写変化を調べた。メダカは受精後8時間から受精後50日までBPA(10μg/L)またはEE2(0.01μg/L)に曝露し、精巣の転写変化をRNAシークエンス(RNA-seq)で調べた。トランスクリプトームプロファイリングの結果、BPA曝露精巣と対照精巣では651個の異なる発現遺伝子（DEG）が、EE2曝露精巣と対照精巣では1475個の異なる発現遺伝子（DEG）が認められた。遺伝子オントロジー（GO）解析では、BPA 誘発 DEG では「細胞内受容体シグナル伝達経路」、「ステロイドホルモンへの応答」、「ホルモン媒介シグナル伝達経路」が、EE2 誘発 DEG では「繊毛組織」、「微小管ベースのプロセス」、「オルガネラアセンブリ」が有意に濃縮されていた。経路解析の結果、両群ともに「インテグリンシグナル伝達経路」が、EE2誘発DEGでは「カドヘリンシグナル伝達経路」、「アルツハイマー病プレセニリン経路」が有意に濃縮されていた。一塩基多型（SNP）解析と挿入欠失（Indel）解析の結果、BPAとEE2のどちらの治療法でも変異率に有意な差は認められませんでした。以上のことから、メダカの配偶子形成初期の精巣におけるグローバルな遺伝子発現の違いは、慢性的なBPAおよびEE2曝露に反応していた。

Endocrine disrupting chemicals (EDCs) can induce abnormalities in organisms via alteration of molecular pathways and subsequent disruption of endocrine functions. Bisphenol A (BPA) and 17α-ethinylestradiol (EE2) are ubiquitous EDCs in the environment. Many aquatic organisms, including fish, are often exposed to varying concentrations of BPA and EE2 throughout their lifespan. Both BPA and EE2 can activate estrogenic signaling pathways and cause adverse effects on reproduction via alteration of pathways associated with steroidogenesis. However, transcriptional pathways that are affected by chronic exposure to these two ubiquitous environmental estrogens during embryonic, larval, and juvenile stages are not clearly understood. In the present study, we examined transcriptional alterations in the testis of medaka fish (Oryzias latipes) chronically exposed to a low concentration of BPA or EE2. Medaka were exposed to BPA (10 μg/L) or EE2 (0.01 μg/L) from 8 h post-fertilization (as embryos) to adulthood 50 days post fertilization (dpf), and transcriptional alterations in the testis were examined by RNA sequencing (RNA-seq). Transcriptomic profiling revealed 651 differentially expressed genes (DEGs) between BPA-exposed and control testes, while 1475 DEGs were found between EE2-exposed and control testes. Gene ontology (GO) analysis showed a significant enrichment of "intracellular receptor signaling pathway", "response to steroid hormone" and "hormone-mediated signaling pathway" in the BPA-induced DEGs, and of "cilium organization", "microtubule-based process" and "organelle assembly" in the EE2-induced DEGs. Pathway analysis showed significant enrichment of "integrin signaling pathway" in both treatment groups, and of "cadherin signaling pathway", "Alzheimer disease-presenilin pathway" in EE2-induced DEGs. Single nucleotide polymorphism (SNP) and insertion-deletion (Indel) analysis found no significant differences in mutation rates with either BPA or EE2 treatments. Taken together, global gene expression differences in testes of medaka during early stages of gametogenesis were responsive to chronic BPA and EE2 exposure.