性别差异在毒理学中的作用:性别是否决定毒性?

《Archives of Toxicology》:Sex-specific differences in toxicology: does the sex make the poison?

【字体: 时间:2025年04月04日 来源:Archives of Toxicology 4.8

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  本期推荐:毒理学研究揭示化学物质反应的性别差异机制。研究人员通过整合组学技术、动物模型和临床数据,发现肝脏代谢酶Cyp基因、STAT5信号通路及肠道菌群的性别二态性,为精准风险评估和性别特异性治疗方案提供新依据。该研究发表于《Archives of Toxicology》,推动了对肝损伤、自身免疫疾病等健康问题的差异化防治策略。

   毒理学领域长期存在一个被忽视的现象:相同化学物质对不同性别个体可能产生截然不同的毒性反应。这一现象在20世纪90年代已有零星报道,如女性对TCDD(2,3,7,8-四氯二苯并二噁英)的敏感性显著高于男性,但相关研究长期停滞。直到近年,随着精准医学和组学技术的发展,科学家们才开始系统性探索这一差异背后的生物学机制。问题的紧迫性在于,当前毒理学研究仍以男性为主导——从细胞系(如71%的ATCC细胞源自动物)、动物模型到临床试验,女性数据严重缺失,可能导致半数人群的毒性风险评估存在偏差。

德国杜伊斯堡-埃森大学环境医学研究所的Charlotte Esser团队在《Archives of Toxicology》发表综述,系统阐述了毒理学中性别差异的分子基础及其临床意义。研究通过整合转录组学、代谢组学和微生物组学数据,揭示了从细胞到整体水平的性别二态性机制。特别关注肝脏这一毒性反应的核心器官,发现性激素通过调控STAT5信号通路和肝细胞核因子4α(HNF4α),导致Cyp2c等代谢酶呈现性别特异性表达模式。这种差异直接影响了药物代谢效率,例如女性对双氯芬酸等药物的肝毒性更敏感。研究还发现肠道菌群-肝脏轴存在性别依赖性互作,如雌性小鼠的胆汁酸代谢更易受菌群扰动,而TCDD仅诱发雌性小鼠出现菌群失调和糖基化改变。

关键技术方法包括:1)利用转基因小鼠模型研究STAT5-HNF4α信号轴对Cyp基因的调控;2)通过16S rRNA测序分析TCDD暴露后的性别特异性菌群变化;3)采用质谱技术检测胆汁酸代谢谱;4)整合临床队列数据验证实验室发现。

研究结果分为三个核心发现:

  1. ??肝脏代谢的性别二态性?? 小鼠肝脏中Cyp基因表达呈现雄性优势型(如Cyp2d9)、雌性优势型(如Cyp2a4)和性别非依赖型三类模式,受睾酮激活的STAT5信号通路调控。人类数据显示,女性肝脏中Ⅱ相代谢酶活性较低,导致对乙酰氨基酚等药物的解毒能力减弱。

  2. ??免疫应答的性别分化?? X染色体免疫相关基因(如TLR7)使女性更易发生自身免疫病,但对抗病毒感染更强。睾酮治疗可下调浆细胞样树突状细胞(pDC)的I型干扰素产生,而雌激素增强pDC的IFN-α分泌,这种差异直接影响肝脏免疫耐受。

  3. ??微生物组-宿主互作?? 雌性小鼠的拟杆菌门丰度更高,其菌群产生的次级胆汁酸通过门静脉进入肝脏后,可激活FXR受体并抑制Cyp7a1表达,形成性别特异的代谢反馈环。TCDD通过芳香烃受体(AhR)仅诱发雌鼠肠道菌群α多样性下降,可能与雌激素受体交叉对话有关。

结论部分强调,性别差异贯穿毒物代谢动力学全过程:从吸收(如行为差异导致暴露量不同)、分布(性激素影响组织蓄积)、代谢(Cyp酶活性差异)到排泄(菌群介导的解毒差异)。这一认识促使OECD修订指南:急性毒性测试(TG453)要求使用雌性大鼠,慢性实验(TG452)需包含两性数据。未来研究需结合单细胞测序和类器官技术,在更精细尺度解析性别差异,为环境污染物限值和临床用药方案提供性别差异化指导。该综述为理解肝癌(HCC)、非酒精性脂肪肝(NAFLD)等疾病的性别发病率差异提供了新视角,推动毒理学向精准化方向发展。

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