内分泌干扰物调控基因表达驱动男性不育的整合因果分析与单细胞解析

针对环境内分泌干扰物(EDCs)导致男性不育的分子机制不明问题，研究人员通过孟德尔随机化(MR)和共定位分析，结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)，鉴定出RHEB、PARP1等6个关键基因，揭示EDCs通过干扰睾丸生精细胞基因表达导致不育的因果链，为环境风险评估提供新靶点。

　　

男性不育已成为全球公共卫生挑战，约7%男性受其困扰，其中半数病例病因不明。尽管遗传因素占15-30%，但环境内分泌干扰物(EDCs)的广泛暴露与精子质量下降的关联仍缺乏因果证据。双酚A(BPA)、邻苯二甲酸盐等化学物质无处不在，它们通过干扰激素信号影响睾丸功能，但具体分子机制如同"黑箱"。传统观察性研究难以区分真实效应与混杂因素，而基因-环境交互作用的复杂性更让问题雪上加霜。

为破解这一难题，浙江大学医学院的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表创新研究。他们采用"化学-基因-疾病"三级研究策略：首先通过TEDX和CTD数据库筛选515种EDCs相关的5797个基因；随后利用eQTLGen联盟3.1万人的cis-eQTL数据和芬兰FinnGen项目的GWAS数据（1852例不育患者vs15万对照），采用孟德尔随机化(MR)和共定位分析建立因果链；最后借助人类睾丸单细胞转录组(GSE149512)验证基因的细胞特异性表达模式。

关键方法学：研究整合化学基因组学（CTD数据库）、遗传流行病学（两样本MR）、贝叶斯共定位（coloc算法）和单细胞生物学（Male Health Atlas平台），涵盖5个关键步骤：1) EDC-基因互作网络构建；2) 严格筛选14,920个工具变量(IVs)；3) 多模型MR验证（IVW/Wald比等）；4) 共定位概率(PP.H4>50%)评估；5) 睾丸单细胞图谱解析。

3.1 因果关系的建立
通过MR分析发现218个基因与男性不育相关，其中202个通过敏感性检验。核心基因PARP1（DNA修复酶）的IVW分析显示显著关联(OR=1.338, P=9.32×10^-3)，且无多效性证据(Egger截距P=0.863)。共定位分析进一步锁定6个高置信度基因：SLTM的PP.H4达95.78%，提示其变异同时调控基因表达和不育风险。

3.2 功能模块解码
基因富集分析揭示三大功能模块：MCODE1涉及ATM信号通路和Rho GTPase循环（如RAD50）；MCODE2聚焦脂肪酸β氧化（如PLIN1）；MCODE3关联NFAT信号和减数分裂。这些通路像精密齿轮，一旦被EDCs干扰就会破坏生精过程的能量供应、DNA完整性和细胞骨架动态。

3.4 单细胞层面的证据
睾丸scRNA-seq显示：RHEB在精原细胞(SPG)高表达且NOA样本中上调；PLIN1在精母细胞(SPC)表达但NOA时降低60%；SDCBP在肥大细胞(MC)中表达增强。这种细胞特异性表达模式如同"分子指纹"，印证了EDCs可能通过不同细胞类型破坏睾丸微环境。

3.5 环境互作图谱
化学-基因网络分析发现BPA及其类似物(BPS/BPAF)如同"分子万能钥匙"，可同时干扰PARP1、RHEB等多基因。磷酸三苯酯(TPP)和砷酸钠则像"双重打击"，既影响脂代谢(PLIN1)又破坏氧化平衡(PEX11A)。这种多靶点特性解释了EDCs的协同毒性。

这项研究首次系统阐明EDCs通过RHEB-mTOR、PARP1-DNA修复等通路导致不育的因果链。发现的环境-基因互作网络为精准预防提供靶点，如BPA暴露人群可监测PARP1表达。方法学上，MR与单细胞技术的结合开创了环境健康研究新范式。但需注意，血细胞eQTL对睾丸的推断存在局限，且缺乏剂量效应数据。未来需开展类器官实验验证这些基因是否真能成为EDCs暴露的生物标志物。正如研究者强调，这项成果不仅填补了"环境-基因-表型"的知识缺口，更呼吁建立基于分子证据的化学品风险评估体系，为守护男性生殖健康筑起科学防线。