烟草污染对输卵管生育功能影响

　 在过去的几十年中，育龄妇女吸烟率有所上升。流行病学数据一再表明，吸烟的妇女患各种生殖疾病的风险增加，包括异位妊娠（ectopic pregnancy，EP）、生育力下降、不良妊娠结局和生殖助孕失败。体内和体外研究表明，输卵管是烟雾成分攻击的靶标。输卵管是一个设计精巧的器官，其功能是拾卵，将卵子输送到受精部位，为受精和早期胚胎发育提供合适的环境，并将着床前胚胎输送到子宫。在输卵管中可以研究各种生物过程，使它们成为毒理学研究的优秀模型。本文综述了输卵管在拾卵和胚胎运输中的作用，以及烟雾中的化学物质损害输卵管功能的可能机制。

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　概 述 烟草危害是当今世界最严重的公共卫生问题之一。我国是国际上最大的烟草生产消费国，卷烟产销量约占全球的 40%，对健康的影响更为严重。国际癌症研究署把烟草的烟雾分为 2 种：主流烟（mainstream smoke）与支流烟（sidestream

　smoke）。主流烟指从香烟过滤嘴端吸出的烟雾（即抽烟者吸进去的烟），燃烧比较完全。支流烟则是香烟自发闷烧产生的烟雾，产生的有害气体及致癌物质较多。烟雾中含有数千种化合物，这些化合物属于已知的有毒的化学物包括多环芳烃、亚硝胺、重金属、尼古丁、芳香胺和少量放射性物质等。而残留较高毒性化合物集中的烟蒂现在成了全世界最常见、数量最多的固体废物，对动植物、人类及生态环境的健康构成严重威胁。在广泛的生殖健康背景下，吸烟对人类生殖是有负面影响的，如更年期提前、生育力降低、不孕、体外受精成功率低、流产、输卵

　管异位妊娠等。吸烟会损害生殖过程的各个阶段和生殖系统的各个部分。目前明确烟雾对胚胎的子宫植入有负性影响，导致妊娠失败。尚不清楚的是，主动或被动烟雾暴露导致输卵管功能异常（如输卵管异位妊娠等）的细胞和分子机制。烟草污染对输卵管功能有害影响的认识不足，凸显了研究烟草污染致输卵管功能障碍的必要性。输卵管是一种动态变化着的类固醇激素反应组织，不仅协助配子的运输，还为精子获能、受精、着床前发育和胚胎向子宫的运输提供适宜的微环境。输卵管既是卵巢类固醇激素的靶点，又是内分泌器官；分泌上皮细胞以自分泌和旁分泌的方式合成和分泌影响局部环境的物质，最终影响配子和胚胎的成熟、运输。输卵管上皮细胞还是阻止早期胚胎与输卵管相互作用的机械屏障；在运输过程中，输卵管上皮细胞彼此之间、与配子或胚胎之间存在信号交流，输卵管通常不易被胚胎植入。长期以来，输卵管的结构损伤或功能紊乱被认为是导致不孕、妊娠失败和输卵管异位妊娠的原因。输卵管异位妊娠有可能导致输卵管破裂，危及生命，对妇女健康威胁极大。现已明确诱发 EP 的危险因素包括吸烟、盆腔炎性疾病、衣原体感染和某些避孕措施等。研究发现暴露烟草后 EP 率增加，而且发生率和暴露剂量相关，主动吸烟者尤其明显，因此输卵管也是烟草攻击的对象。多变量分析调整混杂因素后仍然显示吸烟和EP 之间的联系，戒烟后输卵管功能有所恢复，但风险仍然存在，提示烟草造成的输卵管损伤是慢性和不可逆转的。

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　烟 草 暴 露 导 致 输 卵 管 的 微 环 境 异 常

　配子和胚胎在通过输卵管时需要健康的微环境，这些微环境受到卵巢类固醇激素和其他因素的影响。在仓鼠体内，烟雾可以促进壶腹部纤毛上皮细胞向分泌上皮细胞转化，而输卵管液主要是由分泌上皮细胞分泌形成的，其组成和体积动态变化着，形成不同的生理和病理生理环境。大鼠暴露尼古丁（nicotine，S-3-1-甲基-2-吡咯烷基吡啶）后，循环中β-雌二醇（E2）水平及 E2 与孕酮（P4）的比值均升高。尼古丁暴露后输卵管液的 E2 和 P4水平变化尚不清楚，然而，循环中类固醇激素的变化可侧面反映这些激素在输卵管液水平的变化。现在认为输卵管液中的高浓度类固醇激素在输卵管运输中有重要作用。在子宫，排卵前雌激素的激增，诱导将要接纳胚胎的子宫内膜上皮细胞的生长。动物研究表明，E2 对 P4 激活的子宫内膜的局部作用是激活胚泡，并促使子宫上皮细胞获得容受能力。E2 介导的雌激素核内受体（ESR）的表达对于子宫内膜容受性也是必要的。人类和啮齿动物的输卵管细胞也表达 ESR。输卵管妊娠患者的输卵管 ESR（ERα）表达降低，着床处的输卵管上皮细胞甚至不表达 ESR。因此，烟雾也可能通过输卵管 E2-ESR 信号通路参与了烟草导致的输卵管微环境功能障碍。

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　烟 草 暴 露 导 致 输 卵 管 的 运 输 功 能 异 常 烟雾通过对输卵管的平滑肌运动、纤毛上皮细胞数量、纤毛运动功能、拾卵功能和卵丘复合体（COC）-上皮细胞粘附产生不良作用，影响输卵管运输功能。COC 和胚胎在输卵管里的运输涉及 COC 或胚胎与输卵管上皮的黏附、纤毛细胞活动和输卵管肌肉收缩，这些都可能受到烟雾的影响。烟雾暴露期间输卵管的肌肉收缩在体内受到显著抑制，提示烟雾通过抑制输

　卵管平滑肌收缩降低胚胎运输功能。在停止吸烟后，平滑肌收缩率确实增加，但没有恢复到控制水平，暴露于烟雾溶液或者气体中的仓鼠输卵管，可以观察到纤毛摆动频率下降、伞部平滑肌运动及拾卵功能抑制，所有不良反应均呈剂量依赖性。利用离体仓鼠输卵管，证明了从万宝路红烟主流烟雾中提取的溶液使卵母细胞回收率降低了 20%，纤毛摆动频率降低了70%，平滑肌运动降低了 99.4%。Riveles 等在研究传统商业香烟时，认为支流烟烟雾比主流烟烟雾具有更大的毒副反应。虽然纤毛细胞运动障碍的机制有待进一步研究，但正常纤毛运动功能与纤毛细胞数量有关。研究发现，暴露于烟雾的仓鼠输卵管壶腹部细胞，纤毛细胞的比率低于对照组（对照组 69.2%、主流烟雾暴露组 62.2%、支流烟雾暴露组 65.8%）。吸烟也可能改变输卵管上皮细胞的更替，从而导致结构改变。动物输卵管暴露在烟雾中后，纤毛细胞的纤毛运动功能也有缺陷，这种运动障碍在支气管上皮等其他上皮细胞也可以观察到。烟雾中的某些成分干扰了与纤毛运动有关的蛋白质复合物，如轴丝蛋白、动力蛋白、钙信号和蛋白激酶信号通路上的蛋白分子，这些都可能导致纤毛活动受损。在动物模型中，类固醇激素可以通过类固醇受体对纤毛细胞的纤毛活动产生调节作用，如前所述，烟雾暴露也可以通过损害类固醇生成，干扰纤毛活动。烟雾导致输卵管纤毛运动障碍显然会使 COC 的迁移缓慢，同时 COC 与输卵管上皮细胞的粘附性也异常性增高，加重了 COC 的缓慢迁移，使得输卵管的拾卵功能下降。烟雾暴露引起的纤毛细胞数量和质量的损伤可能是 COC 与输卵管上皮过度粘连的原因，而 COC 细胞外基质的异常使得 COC 与输卵管上皮的相互作用、卵母细胞的拾起和迁移变得更加复杂。通过鼠实验可以看到，烟雾增

　加卵丘与输卵管的黏附力，导致拾卵率降低，COC 与输卵管的黏附过于紧密，纤毛就无法移动它。用烟雾溶液单独处理 COC 与输卵管，都会使 COC与输卵管黏附性增加、拾卵率下降；与 COC 相比，处理后的输卵管在黏附性的增加及拾卵率的下降上表现更加明显。研究表明吸烟使输卵管 a2，6-唾液酸化相关基因表达减少和纤毛囊肿增多，a2，6-唾液酸化减少可增加输卵管上皮和囊胚的黏附性，而纤毛囊肿与纤毛功能异常有关。因此，推测吸烟会改变输卵管的胚胎转运能力并增加异位植入的可能性，这两种情况都是以唾液酸的变化为标志的。拾卵和胚胎运输的时机至关重要，植入前胚胎必须在可以进行植入的窗口期内到达子宫内。如果 COC 没有被输卵管收集，或者胚胎通过输卵管的速度太快或太慢，着床可能会失败或异位。这些实验结果有助于揭示烟雾诱发输卵管病理生理的一些原理。

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　烟 草 中 诱 发 输 卵 管 生 育 功 能 障 碍 的 化 学 物 质 尼古丁是一种具有高度生物活性的生物碱，在香烟烟雾中含量丰富，主要由肝脏代谢和肾脏排泄。暴露尼古丁的大鼠胚胎进入子宫会迟滞，蜕膜化受损，宫内植入延迟。尼古丁与烟碱乙酰胆碱受体α亚单位的乙酰胆碱结合位点结合，导致受体脱敏，从而干扰糖皮质激素系统和多巴胺能神经系统的功能。活体实验中，尼古丁可以减缓输卵管的平滑肌收缩，也可以限制输卵管血流量和早期胚胎发育。可替宁（cotinine，S-1-甲基-5-［3-吡啶基］-2-吡咯烷酮）是尼古丁的代谢物，在吸烟者的卵泡液中可以检测到，在体外可以激活先天免疫细胞中的烟碱乙酰胆碱受体α亚单位 7 （CHRNA7）信号通路。促动素（prokineticins）是促血管生成因子，也可以调节平滑

　肌收缩和宫内着床相关基因的表达，在输卵管异位妊娠的妇女中观察到促动素受体 PROKR1/2 表达上升。研究发现可替宁暴露可以增加输卵管外植体的 PROKR1 表达，但不增加 PROKR2 表达，而 A -银环蛇毒素，一种特定的 CHRNA7 拮抗剂，可以阻断这种作用。因此，有假设认为烟雾诱导输卵管功能损害是通过 PROKR1 介导的 CHRNA7 信号途径调节平滑肌收缩和着床相关基因表达。但是，也有研究提示，尼古丁和可替宁两种物质观察到作用的最低水平（the lowestobservable adverse effect levels，LOAEL）是 10-2M 和 10-5M，这时才显示对输卵管拾卵的抑制作用，这个水平相对吸烟者接触的暴露水平要高，说明尼古丁和可替宁不是引起输卵管功能障碍的主要成分。然而，对于许多其他化合物，如氰化物、吡啶和吡啶衍生物以及吡嗪和吡嗪衍生物，LOAEL 相对要低，氰化物在烟雾中水平大概 67～167 μM，并且在 50～100 μM 水平即可对纤毛运动产生抑制作用，提示这些化合物可能参与了输卵管功能障碍。烟雾的另一个主要成分是镉（Cd），一种常见的环境污染物，与其他烟雾成分一样，镉会到达并积聚在吸烟者的卵泡液中；皮下注射氯化镉的动物，卵母细胞转运减少，宫内着床延迟，这种影响是剂量依赖性的。人类和动物实验的许多研究都表明，香烟烟雾对生育功能是有害的。虽然有时结论不甚一致；吸烟行为不同、个体敏感性、其他环境毒素的存在、暴露的开始时间和持续时间等的混杂因素可以解释这些结果的不一致性。总之，输卵管功能的改变是由多种调节机制介导的，确定输卵管病变的关键调节机制有助于理解烟草污染导致输卵管生育功能障碍的病理机制。利用实验室现有的工具，通过仔细协调的基础研究和临床研究，探讨烟草污染引起的输卵管病理生理

　学，了解胚胎如何启动输卵管植入，可以初步窥探为何输卵管妊娠在吸烟妇女中发生率较高。在过去几十年中，育龄妇女吸烟率有所上升。据世界卫生组织统计，发达国家 15%的妇女和发展中国家 8%的妇女有吸烟行为，如果到 2025 年，还没有新的干预措施，全球女性吸烟人数将显著增加。因此，有必要提高妇女对吸烟危害的认识，鼓励她们避免接触二手烟或者戒烟。