揭示新兴环境污染物6:2和8:2型二氨基苯并吡啶（diPAPs）对雄性小鼠的生殖毒性机制：一项整合转录组-代谢组学研究

《Environmental Pollution》：Unraveling the reproductive toxicity mechanisms of emerging environmental contaminants 6:2 and 8:2 diPAPs in male mice: an integrated transcriptome-metabolome investigation

本研究通过口服给予6:2和8:2二氟烷基磷酸酯（diPAP）不同剂量的小鼠，评估其生殖毒性。结果显示，高剂量组（50 mg/kg/day）血清睾酮水平下降，睾丸组织学显示生精细胞减少，且8:2 diPAP毒性更显著。转录组和代谢组分析表明，两者均影响ABC转运蛋白、mTOR信号和嘌呤代谢，而8:2 diPAP独特地影响谷胱甘肽代谢，提示这些通路和代谢物变化与精子质量下降相关，为PFAS健康风险防控提供了机制依据。

　　这项研究聚焦于一种名为聚氟烷基磷酸酯二酯（diPAP）的化学物质对成年雄性小鼠生殖系统的影响。diPAP是一类广泛存在于环境和人类体内的新兴污染物，它们作为聚氟烷基羧酸（PFCAs）的前体，常被用于食品包装、家用产品和化妆品添加剂等领域。研究团队通过实验，评估了不同剂量的6:2 diPAP和8:2 diPAP对雄性小鼠的生殖毒性，并利用多组学技术分析了其作用机制，旨在为公共健康策略提供科学依据。

实验设计中，研究人员选择了6-7周龄的健康雄性C57BL/6J小鼠作为模型动物。这些小鼠被置于特定的实验环境中，以确保实验条件的标准化。实验过程中，小鼠通过口服灌胃的方式接受了不同剂量的6:2 diPAP和8:2 diPAP，剂量分别为0、0.5、5、50 mg/kg/day，持续28天。在实验结束后，研究团队通过一系列生化检测和组织学分析，评估了这些化学物质对小鼠体内睾酮（T）和雌二醇（E2）水平的影响，以及对睾丸组织结构和精子质量的损害情况。

研究结果显示，高剂量（50 mg/kg/day）的6:2 diPAP和8:2 diPAP均对雄性小鼠的生殖系统产生了毒性作用。具体表现为，这些剂量组的小鼠血清中睾酮水平显著下降，睾丸中的生精细胞数量也有所减少。进一步的组织病理学分析表明，睾丸组织出现了一定程度的损伤，包括精曲小管的萎缩现象。这些结果不仅证实了diPAP对生殖系统的潜在危害，也揭示了其可能对人类生殖健康带来的风险。

为了更深入地理解diPAP的毒性机制，研究团队采用了转录组测序和非靶向代谢组学分析等技术手段，对小鼠睾丸组织进行了全面的分子层面研究。分析结果显示，两种diPAP在不同的分子通路上产生了显著影响。其中，6:2 diPAP在免疫系统调节相关通路中表现出显著的富集现象，而8:2 diPAP则主要影响了趋化因子信号传导和细胞因子-细胞因子受体相互作用相关通路。此外，两种化合物在ABC转运蛋白、mTOR信号通路和嘌呤代谢通路上均表现出相似的富集特征。值得注意的是，8:2 diPAP还对谷胱甘肽代谢和半胱氨酸/蛋氨酸代谢产生了独特的改变，这些改变可能与生殖系统的功能受损密切相关。

研究团队还对实验中发现的代谢物变化与差异表达基因（DEGs）之间的关系进行了整合分析。结果显示，这些代谢物的变化与炎症反应通路中的DEGs之间存在显著的正相关关系，进一步支持了diPAP对生殖系统可能产生炎症反应的假设。同时，这些变化也与精液质量指标的下降密切相关，表明diPAP可能通过多种分子机制影响雄性生殖健康。

从研究结果来看，6:2 diPAP和8:2 diPAP对雄性小鼠生殖系统的毒性作用具有一定的相似性，但8:2 diPAP的影响更为显著。这种差异可能与两种化合物在生物转化过程中的不同特性有关。例如，6:2 diPAP主要代谢为六氟己酸（PFHxA），而8:2 diPAP则主要代谢为八氟辛酸（PFOA）。PFOA作为一种持久性有机污染物，具有较强的环境稳定性和生物蓄积性，可能更容易在体内积累，从而对生殖系统产生更深远的影响。

研究团队指出，尽管已有大量关于PFAS（全氟烷基和多氟烷基物质）的流行病学研究和体外实验，但关于diPAP的具体毒性机制仍不完全明确。然而，近年来的研究提供了初步证据，表明diPAP可能对雄性生殖系统产生抗雄激素作用。例如，在上海出生队列的一项前瞻性研究中，研究人员发现，男性血浆中6:2 diPAP的浓度与血清中睾酮合成的关键指标之间存在显著的负相关关系，包括总睾酮（TT）、游离雄激素指数（FAI）、TT/促黄体生成素（LH）以及FAI/LH水平。此外，评估多种PFAS的联合暴露效应时，研究发现6:2 diPAP是与这四个指标最相关的一种PFAS，进一步支持了其对雄性生殖内分泌功能的潜在影响。

除了体外实验，一些动物实验也提供了重要的证据。例如，Rosenmai等人的研究发现，8:2 diPAP和8:2 monoPAP在H295R类固醇合成实验中，导致类固醇合成的紊乱，表现为雄激素和孕酮水平下降，同时雌二醇水平上升。这一结果提示，前体物质的毒性作用可能比其代谢产物更为显著。而在对斑马鱼进行环境相关剂量的暴露实验中，研究发现这两种diPAP均对雄性生殖系统产生了抗雄激素和促雌激素的作用，具体表现为总睾酮（TT）和11-酮睾酮（11-KT）水平的显著下降，以及Cyp19a1基因表达和雌二醇水平的升高。这些结果表明，diPAP可能通过干扰内分泌系统，影响雄性生殖功能。

研究团队强调，虽然已有大量关于PFAS对人类健康影响的研究，但关于diPAP的具体作用机制仍需进一步探索。因此，本研究通过建立diPAP暴露的小鼠模型，结合多组学技术，全面分析了其对雄性生殖系统的影响。研究不仅揭示了diPAP可能通过干扰免疫系统、趋化因子信号传导、细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路，对雄性生殖系统产生毒性作用，还发现了其对ABC转运蛋白、mTOR信号通路和嘌呤代谢等通路的共同影响。此外，研究还发现，8:2 diPAP对谷胱甘肽代谢和半胱氨酸/蛋氨酸代谢具有独特的改变，这些改变可能与生殖系统的功能受损密切相关。

研究团队认为，这些发现不仅为理解diPAP对雄性生殖系统的毒性作用提供了新的视角，也为制定针对性的公共健康策略提供了科学依据。由于diPAP广泛存在于环境和人类体内，其潜在的健康风险不容忽视。因此，未来的研究需要进一步探讨diPAP对不同人群的影响，以及其与其他环境污染物之间的相互作用。此外，还需要研究不同剂量和暴露时间对生殖系统的影响，以确定其安全阈值。这些研究将有助于更好地评估diPAP的健康风险，并为减少其对人类生殖健康的潜在影响提供可行的解决方案。

从更广泛的角度来看，diPAP作为一类新型的环境污染物，其存在和扩散可能与人类生活方式和环境变化密切相关。随着食品包装、家用产品和化妆品等行业的不断发展，diPAP的使用范围也在不断扩大。因此，公众对这些污染物的认知和防范意识需要提高。此外，政府和相关机构应加强对diPAP的监管，制定相应的环境标准和健康风险评估体系，以确保公众健康不受威胁。

研究团队指出，尽管目前的研究已经取得了一定的进展，但关于diPAP的具体作用机制仍需进一步探索。因此，未来的研究应更加注重多组学技术的应用，结合不同的实验模型，全面分析diPAP对生殖系统的影响。此外，还需要研究其与其他环境污染物之间的相互作用，以及其在不同生物体中的代谢路径和毒性表现。这些研究将有助于更全面地理解diPAP的健康风险，并为制定有效的公共健康策略提供科学依据。

总的来说，这项研究为理解diPAP对雄性生殖系统的毒性作用提供了重要的科学依据，同时也揭示了其在环境和人类健康中的潜在风险。研究团队认为，这些发现不仅有助于推动对新兴污染物的研究，也为制定针对这些污染物的公共健康策略提供了参考。随着对环境污染物研究的不断深入，未来的研究将更加注重其对人类健康的具体影响，并探索更有效的防范和应对措施。