警惕！上海交通大学最新研究发现塑料污染会影响男性精子质量

学术 2025-01-18 18:42 北京

未分化精原细胞（Undiff-SPG）在维持精子持续发生中起关键作用。然而，尚不清楚母体暴露于纳米塑料对后代Undiff-SPG的毒性作用和分子机制。

2025年1月10日，上海交通大学李新红团队在ACS Nano 在线发表题为“Maternal Exposure to Polystyrene Nanoplastics Disrupts Spermatogenesis in Mouse Offspring by Inducing Prdm14 Overexpression in Undifferentiated Spermatogonia”的研究论文，该研究利用多组学联合细胞形态学方法来探索聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）对小鼠母体暴露后后代Undiff-SPG的生殖毒性和机制。结果表明，PS-NPs通过母体暴露降低了后代雄性小鼠的睾酮水平，降低了精子浓度和质量。此外，PS-NPs可以进入后代Undiff-SPG，增加ROS水平，并降低Undiff-SPG的活力。

转录组学和蛋白质组学分析结果表明，PS-NPs通过增加Tnfsf18/Nlrp6的表达引起后代雄性小鼠Undiff-SPG炎症。从机制上讲，炎症诱导Undiff-SPG中转录因子Prdm14的过表达，从而抑制Ccdc33和Tcirg1的表达。此外，PS-NPs通过抑制Osbp2/Zcwpw1/Dhps表达来破坏后代精子发生。此外，PS-NPs通过降低Igbp1/Gabarapl2的表达来降低Undiff-SPG自噬通量。总之，母体暴露于PS-NPs会导致后代的Undiff-SPG发生炎症，从而导致Prdm14过表达，破坏精子发生和正常自噬。

塑料在日常生活中用途广泛。据悉，2017年自然环境中积累了约5亿吨废塑料。进入自然环境的塑料降解为微塑料（MPs，<5μm）或纳米塑料（NPs，<100nm），在生态系统中无处不在，人类每年摄入约50,000个塑料颗粒，相当于每人每周食用5毫克塑料。塑料包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS），其中PS是使用最广泛的塑料，而聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）是研究生理影响的模型颗粒。

大量研究表明，PS-NPs可以被人体细胞吸收，对健康构成潜在风险。如PS-NPs降低了人真皮成纤维细胞和Caco-2细胞的细胞活力，PS-NPs增加了人肺泡A549细胞、Hela细胞和胶质母细胞瘤细胞中促炎细胞因子的水平。研究证实，纳米塑料可以通过母系遗传给后代。产妇接触纳米塑料会损害脐血流动，胎盘功能异常导致不良妊娠。此外，小鼠母体接触PS-NPs导致后代睾丸氧化损伤。同样，在怀孕和哺乳期间接触PS-NPs会导致肝脂肪变性并最终导致后代出现抗焦虑样行为缺陷。因此，PS-NPs可在母体暴露后对后代造成睾丸、肝脏和脑毒性，但尚不清楚其潜在机制。

图1 母体暴露后F-PS-NP在后代雄性小鼠体内积累（摘自ACS Nano ）

睾丸是精子发生的重要器官，通过产生单倍体精子来确保雄性生殖的延续。这个过程会产生受精所需的雄性配子，对于遗传信息的传递至关重要。精子发生包括三个连续阶段：未分化精原细胞（Undiff-SPG）增殖和分化、精母细胞减数分裂和精子发生。精子发生的维持依赖于Undiff-SPG的能力，其具有自我更新和分化以产生成熟精子的能力。因此，接触污染物等导致Undiff-SPG损伤的因素，可能会在精子发生的早期阶段干扰精子的产生和发育，从而导致男性不育。已有研究发现，暴露于邻苯二甲酸盐会损害精原细胞的增殖和活力，并破坏精子发生。此外，马兜铃酸I（AAI）促进Undiff-SPG细胞凋亡并抑制自噬。PS-NPs可破坏成年雄性小鼠的精子发生，但仍不明确母体暴露于PS-NPs对后代Undiff-SPG和精子发生的影响。

Prdm14是一种具有PR结构域的调节因子，在干细胞和原始生殖细胞（PGC）中表达，在哺乳动物的生殖系统中发挥着特异性作用。Prdm14在表观遗传重编程和干细胞干性维持中起重要作用，而Prdm14的缺失会导致小鼠生殖细胞缺乏和不育。此外，Prdm14参与鞭毛状精子运动并调节与精母细胞发育相关的基因的表达，但Prdm14在Undiff-SPG中的功能和调节精子发生的机制仍难以捉摸。

图2 后代雄性小鼠母体暴露于PS-NPs的生殖毒性（摘自ACS Nano ）

作者重点研究了母体暴露后雄性后PS-NPs在Undiff-SPG中的毒性和分子机制。该研究测量了睾丸激素水平、抗氧化能力和精子质量，以评估PS-NPs对睾丸发育的影响。通过整合转录组学和蛋白质组学分析，分析了PS-NPs如何破坏Undiff-SPG中的精子发生。上述发现揭示了母体PS-NP暴露对Undiff-SPG有害生理影响的新内容，有助于全面评估PS-NP给人类带来的风险。

参考消息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c10701

来源：iNature

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