ジエチルスチルベストロール曝露は、スピンドルアセンブリと染色体アライメントに影響を与えることにより、in vitroでマウス卵母細胞減数分裂成熟を破壊します

女性の生殖健康における環境エストロゲンによって引き起こされる悪影響は、世界中の深刻な問題の1つです。合成エストロゲンとしてのジエチルスティルベストロール（DES）は、陸生家畜および養殖の動物成長刺激剤として違法に使用されています。卵巣機能と卵形成に悪影響を与えることが報告されています。それにもかかわらず、卵母細胞の減数分裂成熟に対するDESのメカニズムと毒性はほとんど不明です。ここでは、マウス卵母細胞の成熟に介入したDES（40μM）がin vitroで減少したことがわかりました。細胞周期分析により、DES曝露後の中期I（MI）段階で阻害された卵母細胞で減数分裂プロセスが乱れたことが示されました。さらなる研究では、DES曝露がスピンドルアセンブリと染色体アライメントを破壊し、スピンドルアセンブルチェックポイント（SAC）を継続的に引き起こすことが示されました。また、α-チューブリンのアセチル化レベルがDES処理卵母細胞で劇的に増加したことも観察されました。さらに、アクチンのダイナミクスも影響を受けました。さらに、スピンドル領域における有意な信号蓄積によって示されるように、エストロゲン受容体α（ERα）の分布パターンは、DES処理卵母細胞で変化しました。しかし、ERα阻害剤は、DESによって引き起こされる卵母細胞の成熟の欠陥を救うことができませんでした。注目すべきは、エストロゲン処理卵母細胞で同じ現象が観察されました。集合的に、DES曝露は、スピンドルアセンブリと染色体アライメントを損なうことにより、卵母細胞の減数分裂不全につながることを示しました。私たちの研究は、環境エストロゲンが女性の生殖細胞にどのように影響するかを理解し、特に職業曝露のために肥沃度を維持するための潜在的な治療法の設計に貢献するのに役立ちます。

An adverse tendency induced by the environmental estrogens in female reproductive health is one serious problem worldwide. Diethylstilbestrol (DES), as a synthetic estrogen, is still used as an animal growth stimulant in terrestrial livestock and aquaculture illegally. It has been reported to negatively affect ovarian function and oogenesis. Nevertheless, the mechanism and toxicity of DES on oocyte meiotic maturation are largely unknown. Herein, we found that DES (40 μM) intervened in mouse oocyte maturation and first polar body extrusion (PBE) was decreased in vitro. Cell cycle analysis showed meiotic process was disturbed with oocytes arrested at metaphase I (MI) stage after DES exposure. Further study showed that DES exposure disrupted the spindle assembly and chromosome alignment, which then continuously provoke the spindle assemble checkpoint (SAC). We also observed that the acetylation levels of α-tubulin were dramatically increased in DES-treated oocytes. In addition, the dynamics of actin were also affected. Moreover, the distribution patterns of estrogen receptor α (ERα) were altered in DES-treated oocyte, as indicated by the significant signals accumulation in the spindle area. However, ERα inhibitor failed to rescue the defects of oocyte maturation caused by DES. Of note, the same phenomenon was observed in estrogen-treated oocytes. Collectively, we showed that DES exposure lead to the oocyte meiotic failure via impairing the spindle assembly and chromosome alignment. Our research is helpful to understand how environmental estrogen affects female germ cells and contribute to design the potential therapies to preserve fertility especially for occupational exposure.