Effect of Di(2-ethyl hexyl)phthalate(DEHP) on the Onset of Puberty in Female Rat

암컷 흰쥐의 사춘기 개시에 미치는 di(2-ethyl hexyl)phthalate(DEHP)의 효과

Phthalates such as di(2-ethyl hexyl)phthalate(DEHP) are industrial chemicals with wide-ranging human exposures because of their use in plastics and other common consumer products. Consequently, their adverse effects as endocrine disruptor in the reproductive physiology of both laboratory rodents and human have been studied extensively. The present study was undertaken to examine whether prepubertal exposure to DEHP affects on the onset of puberty and the associated reproductive parameters such as hormone receptor expressions in female rats. DEHP(100mg/kg/day) was administered daily from postnatal day 25(PND 25) through the day when the first vaginal opening(VO) was observed, and the animals were sacrificed on the next day. Gross anatomy and weight of reproductive tissues were compared to test the DEHP's effects on the cell proliferation. Furthermore, histological studies were performed to assess the structural alterations in the tissues. Specific radioimmunoassay was carried out to measure serum LH levels. To determine the transcriptional changes in progesterone receptor(PR), total RNAs were extracted and applied to the semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction(RT-PCR). As a result, delayed VO was shown in the DEHP group(PND $37.3{\pm}0.7$) compared to the control group(PND $35.3{\pm}0.7$; p<0.05). DEHP treatment significantly decreased the wet weight of ovaries and uteri compared to the control group(p<0.05). Interestingly, elevation of serum LH levels was shown in the DEHP group(p<0.05). Graafian follicles and corpora lutea were observed only in the ovaries from the control animals. Numerous primary, secondary follicles and small atretic follicles were observed in the ovaries from DEHP-treated animals. Similarly, hypotrophy of luminal and glandular uterine epithelium was found in the DEHP-treated group. These effects were probably due to the inhibitory effects of DEHP on the synthesis and secretion of estrogen from granulosa cells. In the semiquantitative RT-PCR studies, the transcriptional activities of PR in both ovary(p<0.05) and uterus(p<0.01) from DEHP-treated animals were significantly lower than those from the control animals. The present studies demonstrated that the acute exposure to DEHP during the critical period of prepubertal stage could inactivate the reproductive system resulting delayed puberty in female rats.

전세계적으로 매년 대량생산되는 프탈레이트(phthalate)류 물질은 플라스틱처럼 다양한 생활용품의 원료로 사용되기 때문에 인간에 대한 노출 정도가 매우 높은 산업 물질이다. 대표적으로 di(2-ethyl hexyl)phthalate(DEHP)와 그 활성 대사물인 monoethyl hexyl phthalate(MEHP)가 내분비계 장애물질(endocrine disruptor)로 작용하여 인간과 실험 동물의 생식계를 교란한다는 증거들이 급속히 축적되고 있다. 본 연구는 DEHP가 암컷 흰쥐의 사춘기 개시와 이와 관련된 생식 지표들의 변화에 미치는 효과를 조사한 것이다. 생후 25 일부터 corn oil 또는 DEHP(100mg/kg/day i.p.)를 사춘기 개시의 지표인 질구 개방(vaginal opening, VO)이 일어나는 날까지 투여하였다. 다음 날 희생시킨 후 난소와 자궁의 외양과 조직 무게를 측정하여 DEHP가 이들 조직에서의 세포증식에 미치는 효과를 조사하였고, 현미경 관찰을 통해 해부학적인 변화 양상을 조사하였다. 또한 혈액내의 LH 수준을 방사면역측정법(RIA)로 측정하였다. 자궁 성숙의 지표인 프로게스테론 수용체(PR) 발현 양상은 정량적인 RT-PCR로 확인하였다. 결과로, DEHP 투여에 의해 질구 개방이 지연됨을 확인하였다($35.3{\pm}0.7\;day$ in control group vs $37.3{\pm}0.7\;day$ in DEHP group, p<0.05). 흥미롭게도, 첫번째 주사 다음 날(p<0.05)부터 이후 마지막 주사 날(p<0.01)까지 DEHP 군의 체중이 대조군에 비해 유의하게 낮음을 관찰하였다. 난소와 자궁의 크기와 무게, 그리고 혈중 LH 수준도 대조군에 비해 DEHP 군에서 유의하게 감소하였다. 질구 개방이 일어난 대조군의 난소에서는 성숙의 지표인 그라프 난포(Graafian follicle)와 황체가 관찰되었으나 DEHP 군의 난소에서는 미성숙한 1차, 2차 난포 그리고 작은 퇴화 난포(atretic follicle)들만이 다수 관찰되었다. 자궁의 경우도 대조군에서는 내막층과 근막층은 물론 상피층까지 잘 발달된 과다 성장 상태와 함께 분비선 수의 증가가 나타났으나 DEHP 군에서는 모든 세포층의 발달이 미약한 상태였다. 이러한 결과는 DEHP가 과립세포에서의 에스트로겐 합성 분비에 억제적 효과를 나타내는 것에 기인하는 것으로 보인다. RT-PCR 결과 난소(p<0.05)와 자궁(p<0.01)에서의 PR mRNA 수준은 DEHP 투여에 의해 유의한 발현 감소가 나타났다. 결론적으로, 본 연구는 사춘기 전 특정 시기에 단기적인 DEHP 투여에 의해 암컷 흰쥐의 생식계 활성화가 억제되고, 그 결과 사춘기가 지연될 수 있음을 시사한다.