三氯生通过激活线粒体自噬抑制雄性后代睾酮合成的机制研究

本研究针对环境浓度三氯生（TCS）暴露对雄性后代生殖健康的潜在危害，通过体内外实验结合RNA测序和脂质代谢组学分析，揭示TCS通过激活PI3K/AKT/mTOR通路介导的线粒体自噬（mitophagy），抑制Leydig细胞中CYP11A1、StAR等关键酶表达，最终导致睾酮合成障碍。该研究为环境内分泌干扰物致男性生殖功能障碍提供了新机制，对制定TCS安全暴露限值具有重要参考价值。

　　

在现代社会中，个人护理用品中的抗菌剂三氯生（TCS）无处不在，从牙膏到洗衣粉，这种使用超过40年的广谱抗菌剂因其脂溶性和环境持久性，已在水体、土壤甚至人体体液中被广泛检出。然而，这种"隐形入侵者"正悄然威胁着男性生殖健康——全球男性生育力下降的背景下，TCS暴露与睾酮水平异常的关联性研究却存在显著矛盾：青少年和老年男性血清睾酮与尿TCS呈负相关，但其他年龄段未见关联；动物实验中高剂量TCS能降低睾酮，但环境相关浓度的效应机制尚不明确。更令人担忧的是，睾酮作为男性第二性征维持和精子发生的关键激素，其合成过程高度依赖线粒体功能，而线粒体自噬（mitophagy）的异常激活可能破坏这一精密系统。

浙江中医药大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表的研究，首次揭示环境相关浓度TCS通过PI3K/AKT/mTOR通路激活Leydig细胞线粒体自噬，从而抑制雄性后代睾酮合成的分子机制。研究人员采用孕期和哺乳期ICR母鼠TCS暴露模型（0-3000 μg/kg/day）建立子代雄性小鼠研究队列，结合TM3 Leydig细胞系体外实验，运用HPLC-MS/MS检测尿TCS代谢，通过RNA测序和脂质代谢组学筛选关键通路，并采用透射电镜（TEM）、流式细胞术等技术验证线粒体自噬特征。

3.1 TCS暴露诱导雄性后代睾丸损伤
子代小鼠出生至PND21期间，300-3000 μg/kg/day TCS暴露组出现体重增长迟缓（图1C-D），睾丸重量和脏器系数显著降低（图1E-F）。组织病理学显示TCS组生精小管直径缩小、生精上皮空泡化，3000 μg/kg组更出现生精细胞脱落和管界破坏（图1A,G-I），提示TCS干扰睾丸发育。

3.2 TCS破坏HPT轴激素合成与分泌
血清睾酮（T）水平随TCS剂量增加而降低（图2A），伴随睾丸中CYP11A1、StAR等5种类固醇合成酶基因和蛋白表达下调（图2B-I），以及血清总胆固醇（TC）、LDL-C和HDL-C水平下降（图2J-L）。负反馈调节使下丘脑GnRH和垂体LH/FSH分泌增加（图3A-G），形成典型的内分泌紊乱模式。

3.3 RNA测序与脂质代谢组学分析
睾丸转录组测序发现TCS组220个差异基因，KEGG富集显示吞噬体和PI3K/AKT通路最显著（图4E）；脂质组学揭示TCS干扰甘油磷脂代谢和自噬通路（图5E），SM、PC等睾酮合成前体物质减少（图S2）。多组学交叉提示自噬可能是TCS作用的核心环节。

3.4 TCS通过PI3K/AKT/mTOR通路激活TM3细胞线粒体自噬
体外实验显示300-3000 nM TCS诱发TM3细胞线粒体损伤特征：ROS累积（图7C-D）、线粒体膜电位（MMP）下降（图7A-B）、线粒体标志蛋白TOM20/Tim23/COXIV减少（图6C-E）。电镜观察到线粒体嵴断裂、自噬溶酶体形成（图6F），LC3II/I升高和p62降解证实自噬流激活（图6A-B）。同时PI3K/AKT/mTOR通路关键蛋白磷酸化水平被抑制（图8D-F）。

3.5 线粒体自噬促进TM3细胞睾酮合成减少
使用自噬抑制剂Mdivi-1预处理后，TCS诱导的线粒体蛋白降解（图9I-L）和LC3II/I升高（图9H）被显著缓解，同时StAR、CYP11A1表达（图9E-G）及睾酮分泌（图9A）部分恢复，证实线粒体自噬是TCS抑制睾酮合成的关键环节。

这项研究创新性地构建了"环境TCS暴露-线粒体自噬激活-类固醇合成障碍"的分子通路，揭示PI3K/AKT/mTOR信号轴在这一过程中的调控作用。相较于既往高剂量、短周期研究，该工作采用更接近真实暴露的场景（从人类日摄入量参考值到NOAEL的1/10），为TCS的生殖风险评估提供了更精准的数据支持。线粒体自噬与脂质代谢紊乱的关联性发现，为理解环境污染物致内分泌干扰开辟了新视角。值得注意的是，研究中采用的Mdivi-1（线粒体分裂抑制剂）干预实验，不仅验证了机制假设，更提示线粒体可能是防治TCS生殖毒性的潜在靶点。

尽管该研究在动物模型和细胞层面取得重要突破，但作者也指出TCS的内分泌效应可能存在人群异质性，后续需要结合人群队列验证这些发现。此外，PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂的逆向验证、线粒体自噬具体分子机制（如PINK1-Parkin通路是否参与）等科学问题仍需深入探索。这些研究成果为制定TCS的环境安全限值、开发针对性干预策略奠定了理论基础，对保障男性生殖健康具有重要公共卫生意义。