褪黑素和亚精胺通过修复组蛋白修饰和亚细胞结构保护小鼠早期胚胎免受对羟基苯甲酸乙酯毒性

为解决环境内分泌干扰物对羟基苯甲酸乙酯(EtP)引发的早期胚胎发育阻滞问题，华中科技大学同济医学院团队揭示了EtP通过诱导线粒体功能障碍、氧化应激和组蛋白修饰异常（如H3K27ac/H3K9ac下调）导致合子基因组激活(ZGA)失败，而褪黑素(MT)和亚精胺(SPD)能通过清除活性氧(ROS)部分挽救胚胎发育。该研究为环境污染物生殖毒性机制及干预策略提供了新见解。

　　

在食品、化妆品中广泛使用的防腐剂对羟基苯甲酸乙酯(EtP)近年来因其潜在的内分泌干扰效应引发关注。流行病学研究显示，孕妇尿液中EtP浓度与不良妊娠结局呈正相关，甚至在羊水中也检测到其存在。然而，这种环境污染物如何影响早期胚胎发育的分子机制尚不明确。更令人担忧的是，全球每年EtP消耗量高达8000吨，但其对哺乳动物胚胎表观遗传重编程的影响仍是空白。

针对这一科学问题，华中科技大学同济医学院的研究团队通过小鼠模型揭示了EtP导致2-细胞期胚胎发育阻滞的双重机制。研究发现，40μM EtP暴露会引发线粒体膜电位(MMP)下降、活性氧(ROS)累积和DNA损伤，同时显著下调H3K27ac/H3K9ac等激活型组蛋白标记，导致合子基因组激活(ZGA)关键基因（如Zscan4家族）和转座元件（如MERVL）表达异常。令人振奋的是，抗氧化剂褪黑素(MT)和亚精胺(SPD)能通过修复氧化损伤和部分恢复组蛋白修饰，挽救胚胎发育能力，其中SPD在改善线粒体功能方面表现尤为突出。该成果发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》，为环境污染物生殖风险防控提供了新思路。

研究采用低输入RNA测序、CUT&Tag（靶向切割标记技术）、免疫荧光染色等关键技术，结合昆明小鼠胚胎体外培养模型。通过JC-1染色评估线粒体膜电位，MitoTracker检测线粒体形态，EU标记新生RNA，并利用TUNEL和Annexin V-FITC检测细胞凋亡。

3.1 EtP暴露抑制小鼠早期胚胎发育
剂量实验显示40μM EtP导致96%胚胎阻滞在2-细胞期，伴随新生RNA合成（EU检测）和细胞增殖（EdU）显著减弱。γH2A.X染色证实DNA损伤增加，但晚期凋亡标志TUNEL未显著变化。

3.2 EtP暴露损害胚胎质量
JC-1检测显示线粒体膜电位下降50%，ATP产量减少40%，mtDNA拷贝数降低。ER-Tracker显示内质网应激增强，但溶酶体分布未受影响。

3.3 EtP扰乱2-细胞期转录组
RNA-seq发现2823个差异基因，其中母源基因（如Fabp7）、ZGA基因（如Zscan4d）和线粒体基因（如Ucp2）显著下调。转座元件分析显示596个重复序列表达受抑，特别是LTR和SINE家族。

3.4 EtP破坏组蛋白修饰
CUT&Tag揭示H3K27ac在转录起始位点(TSS)富集度降低60%，Pol II Ser2P磷酸化水平下降。异常升高的抑制性标记H3K9me3与发育关键基因沉默相关。

3.5 SPD和MT缓解EtP损伤
100μM MT和50μM SPD使囊胚形成率从5%恢复至35%和45%。SPD在修复线粒体形态（MitoTracker）和降低ROS方面效果优于MT。

这项研究首次阐明EtP通过表观遗传和代谢双重途径破坏胚胎发育的机制：一方面通过氧化应激-线粒体凋亡轴直接损伤细胞，另一方面通过改变H3K27ac/H3K9ac等组蛋白修饰模式阻碍ZGA。值得注意的是，转座元件表达异常可能是EtP抑制发育的新靶点。尽管MT和SPD的挽救效果存在差异，但二者均能部分逆转EtP毒性，这为开发针对环境污染物生殖毒性的干预策略提供了理论依据。未来需要进一步探索这些抗氧化剂在人类辅助生殖技术中的潜在应用价值。