环境相关浓度壬基酚与拟除虫菊酯代谢物对小鼠睾丸支持细胞(TM4)的体外毒性作用及机制研究

本研究通过体外实验探讨了环境相关浓度的壬基酚(p-NP)和拟除虫菊酯类化合物(cypermethrin/deltamethrin)及其代谢物(rac-trans permethrinic acid/3-PBA)对小鼠睾丸支持细胞(TM4)的毒性作用。采用MTT法检测细胞活力，ROS活性试剂盒评估氧化应激，H&E染色观察形态学改变。结果显示，24小时暴露导致约20%细胞死亡，ROS水平显著升高(p≤0.05)，p-NP暴露组细胞形态异常最显著(20%细胞出现膜延伸/胞质囊泡)。研究为内分泌干扰物(EDCs)影响男性生殖健康提供了新证据。

　　

环境污染物对男性生殖健康的威胁

随着化学工业发展，环境污染物导致的男性生殖健康问题日益突出。内分泌干扰化学物(EDCs)通过(抗)雌激素和(抗)雄激素特性破坏激素平衡，其中壬基酚(p-NP)和拟除虫菊酯类化合物因其持久性和高生产量备受关注。

实验设计与方法

研究采用TM4小鼠睾丸支持细胞系(ATCC? CRL-1715?)，暴露于环境相关浓度的p-NP(1-100 mg/L)、cypermethrin/deltamethrin(0.312-10 mg/L)及其代谢物rac-trans permethrinic acid/3-PBA。通过MTT法检测线粒体琥珀酸脱氢酶活性，细胞内总ROS活性检测试剂盒评估氧化应激，改良H&E染色观察形态学变化。

毒性效应分析

细胞活力检测显示，pyrethroids处理组细胞存活率保持在81-85%，虽在特定浓度(如cypermethrin 2.5 mg/L)出现统计学显著差异(p≤0.05)，但根据ISO 10993-5标准仍属非细胞毒性。值得注意的是，100 mg/L p-NP导致完全细胞毒性，Cohen's d值达21.2，显示极强的效应量。

氧化应激反应

1 mg/L deltamethrin和pyrethroid混合物显著提升ROS水平(Cohen's d>1.6)，但cypermethrin、3-PBA等单独处理未引起显著变化。令人意外的是，即使100 mg/L p-NP也未显著增加ROS产生，提示其细胞毒性可能通过非氧化应激途径实现。

形态学改变特征

H&E染色揭示：

1. rac-trans permethrinic acid处理组9%细胞出现异常(细胞膨大/凋亡特征)

2. p-NP组20%细胞呈现膜延伸(10%)和凋亡(5.4%)

3. 10 mg/L p-NP暴露导致血睾屏障结构破坏，伴随细胞密度显著降低

4. 细胞周期分析显示rac-trans permethrinic acid和p-NP显著增加间期细胞比例(>92%)

作用机制探讨

研究发现EDCs通过多重途径影响睾丸支持细胞：

1. 细胞骨架结构破坏(膜延伸/囊泡形成)

2. 有丝分裂阻滞(间期细胞比例增加)

3. 混合暴露呈现"something from nothing"效应，1 mg/L pyrethroid与10 μg/L p-NP混合物即产生显著毒性

研究局限与展望

需注意TM4细胞存在自发聚集倾向，可能影响实验重复性。虽然小鼠支持细胞对EDCs的敏感性低于大鼠模型，但研究结果仍为评估环境污染物对男性生殖系统风险提供了重要依据。未来研究应关注：

1. 长期体内暴露效应

2. 非洲地区环境浓度监测

3. 混合污染物的协同作用机制

该研究创新性地结合细胞活力、氧化应激和形态学多维评估，为理解EDCs的生殖毒性机制提供了新视角，对制定相关环境污染物安全阈值具有重要参考价值。