黄芪多糖通过调控氧化应激、凋亡及PI3K/Akt/mTOR通路拮抗邻苯二甲酸二丁酯致大鼠睾丸损伤的机制研究

本研究揭示邻苯二甲酸二丁酯（DBP）通过诱发氧化应激和激活Casp3/Casp9凋亡通路导致睾丸损伤，而黄芪多糖（APS）能显著上调Nrf2/SOD抗氧化系统，调控PI3K/Akt/mTOR信号通路，改善精子质量（浓度达75×106/mL）和血清睾酮水平（6.5 ng/mL），为环境毒素致男性不育提供新型植物药干预策略。

　　

1 引言

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）作为常见增塑剂，可通过破坏睾丸间质细胞功能引发雄性生殖毒性。研究证实DBP暴露会导致精子浓度（40×10⁶/mL）、活力（下降19.876倍）显著降低，并伴随睾丸组织丙二醛（MDA）水平升高（60 nmol/g）和过氧化氢酶（CAT）活性抑制（p<0.05）。黄芪多糖（APS）作为传统中药活性成分，其90%纯度提取物中鉴定出19种生物活性化合物，包括占比33.63%的9-十八碳烯酸甲酯和8.51%的硬脂酸甲酯，这些成分通过清除DPPH自由基（IC₅₀=14.72 μg/mL）展现强抗氧化活性。

2 材料与方法

24只雄性Wistar大鼠分为对照组、DBP组（500 mg/kg/d）、APS组（200 mg/kg/d）和干预组（DBP+APS），处理8周后检测：

• 精子参数：计算机辅助精液分析系统评估活力与形态
• 氧化指标：比色法测定睾丸组织MDA、CAT及乳酸脱氢酶（LDH）
• 分子机制：qRT-PCR检测Nrf2、SOD、Casp3、Casp9及PI3K/AKT/mTOR通路基因
• 病理学：H&E染色观察生精小管结构，免疫组化定量Caspase-3阳性面积

3 结果

3.1 成分分析

GC-MS显示APS主要含脂肪酸酯类，其中9-十八碳烯酸甲酯（33.63%）和棕榈酸甲酯（19.74%）具有明确抗炎和膜稳定作用。

3.2 生殖功能保护

• 激素水平：APS使DBP组睾酮从2.5 ng/mL恢复至6.5 ng/mL（p<0.001）
• 精子质量：干预组精子浓度达75×10⁶/mL，较DBP组（40×10⁶/mL）提升87.5%
• 氧化平衡：MDA降低42%，CAT活性提升3.2倍（p<0.01）

3.3 分子机制

• 基因调控：APS上调Nrf2（2.1倍）和SOD（1.8倍），抑制Casp3（7.589倍）
• 通路激活：PI3K、AKT、mTOR mRNA表达恢复至对照组水平
• 病理改善：干预组生精小管结构基本正常，凋亡细胞减少76%

4 讨论

DBP通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路诱发睾丸细胞凋亡，而APS通过三重机制发挥作用：

1. 直接抗氧化：清除ROS并降低脂质过氧化产物MDA
2. 基因调控：激活Nrf2-ARE通路增强内源性抗氧化防御
3. 凋亡抑制：阻断Caspase级联反应，维持Bcl-2家族平衡
   值得注意的是，APS对INSL3基因（ Leydig细胞功能标志物）的上调（p<0.05）提示其具有特异性保护间质细胞的作用。

5 结论

APS通过多靶点作用有效逆转DBP诱导的睾丸损伤，其核心机制涉及：

• 氧化应激-凋亡轴调控（Nrf2/SOD-Casp3/Casp9）
• 能量代谢通路修复（PI3K/AKT/mTOR）
• 精子发生微环境重建（睾酮+LDH协同作用）
  该研究为环境污染物致男性不育的临床干预提供了植物药理论依据。