NQO1通过激活UPRmt通路拮抗PM2.5诱导的Sertoli细胞凋亡机制研究

推荐：本研究针对PM2.5导致男性生殖功能障碍的机制空白，通过建立TM4细胞毒性模型，首次揭示NQO1通过激活UPRmt通路（线粒体未折叠蛋白反应）维持线粒体稳态，从而拮抗PM2.5诱导的Sertoli细胞凋亡。该发现为环境污染物致男性不育提供了新治疗靶点。

　　

随着空气污染成为21世纪重大公共卫生挑战，PM2.5（空气动力学直径≤2.5μm的细颗粒物）因其穿透血睾屏障(BTB)的能力，对男性生殖健康的威胁日益凸显。全球约15%育龄男性面临精子质量下降问题，而环境污染物被认为是重要诱因。作为精子发生的关键支持细胞，Sertoli细胞通过形成BTB和分泌营养因子维持生精微环境，但其在PM2.5暴露下的线粒体依赖性凋亡机制尚不明确，制约了针对性防护策略的开发。

针对这一科学难题，遵义医科大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表创新成果。研究聚焦线粒体未折叠蛋白反应(UPR^mt)——这一进化保守的应激适应机制，通常通过调控分子伴侣表达和蛋白酶活性维持线粒体蛋白稳态。团队提出假说：PM2.5可能通过抑制NQO1表达破坏线粒体氧化还原平衡，导致UPR^mt信号从生理性调节转向促凋亡信号。

研究采用TM4小鼠Sertoli细胞模型，通过转录组测序锁定NQO1为关键靶基因。主要技术路线包括：建立PM2.5生殖毒性模型（50μg/mL暴露24h）、透射电镜观察线粒体超微结构、TMRE检测线粒体膜电位、Western blot分析UPR^mt相关蛋白（HSP60/ATF5/CLPP），并结合TUNEL染色和氧化应激指标（ROS/SOD/MDA）测定，系统解析NQO1-UPR^mt轴的调控机制。

研究结果揭示：

1. 转录组分析发现PM2.5组464个差异表达基因，其中抗氧化基因Nqo1显著上调。电镜显示PM2.5导致线粒体嵴结构崩解，伴随ROS升高1.8倍（P<0.01），而NAC（抗氧化剂）干预可缓解损伤。
2. UPR^mt标志物呈现浓度依赖性激活，50μg/mL PM2.5使CHOP和HSP60表达达峰值（P<0.001）。NQO1过表达使UPR^mt蛋白水平提升40-60%，同时将Bcl-2/Bax比值提高2.1倍（P<0.05），显著抑制细胞凋亡。
3. 机制上，NQO1通过双向调控UPR^mt发挥"分子开关"作用：过表达时上调SOD活性（+35%）并降低MDA水平（-28%，P<0.01），而敲除则导致线粒体膜电位崩溃和细胞色素C释放。

这项研究首次构建"NQO1-UPR^mt动态平衡轴"的分子调控模型，阐明环境污染物通过破坏线粒体蛋白稳态导致生殖毒性的新机制。其重要意义在于：

1. 理论层面：突破传统氧化应激框架，提出UPR^mt时空激活阈值决定细胞命运的新观点；
2. 应用层面：为开发基于线粒体质量控制(MQC)的男性不育干预策略（如NQO1靶向递送）提供实验依据。研究团队也指出未来需探索UPR^mt与其他细胞器应激（如内质网应激、线粒体自噬）的交互作用，以完善环境生殖毒性的系统生物学认知。