聚苯乙烯微/纳米塑料通过PI3K/AKT/mTOR通路介导精母细胞衰老诱发小鼠睾丸功能障碍的机制研究

本研究揭示了长期暴露于聚苯乙烯微塑料(PS-MPs, 5 μm)和纳米塑料(PS-NPs, 20 nm)通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，导致精母细胞衰老(β-半乳糖苷酶活性升高、端粒酶抑制、DNA损伤和细胞周期阻滞)，进而引发小鼠睾丸组织结构损伤(生精小管扩张、精母细胞排列紊乱)和生精功能障碍(精子数量减少、活力下降)。该研究为环境微塑料污染导致的男性生殖健康风险提供了重要机制解释。

　　

研究亮点

• 首次证实PS-MPs/NPs长期暴露通过PI3K/AKT/mTOR通路诱导精母细胞衰老

• 揭示环境微塑料导致睾丸生精功能障碍的新型分子机制

• 建立低剂量长期暴露模型，更贴近实际环境暴露场景

试剂与抗体

实验采用Servicebio公司睾丸组织固定液(G1121-15 ml)、Beyotim公司β-半乳糖苷酶衰老染色试剂盒(C0602)及p21抗体(AP201)、Sparkjade公司CCK-8细胞增殖检测试剂(CT0001-B)等。

暴露效应

HE染色显示：暴露组小鼠睾丸出现生精小管扩张和精母细胞排列紊乱(图1A)，荧光标记证实PS-MPs/NPs可高效内化至GC2细胞(图1B)。暴露12个月后，精子数量下降52%，活力降低62%，与全球男性精子浓度下降趋势(1973年101×10⁶/ml→2018年49×10⁶/ml)高度吻合。

讨论

微塑料凭借其疏水性和稳定共价键成为"自然界的特洛伊木马"。本研究首次阐明：

1. 1.

   低剂量慢性暴露即可通过"PI3K/AKT/mTOR-衰老"轴破坏血睾屏障

2. 2.

   精母细胞衰老标志物(SA-β-gal活性升高3.8倍)与精子参数下降呈强相关

3. 3.

   该机制可能解释近年全球男性不育率上升17.5%的流行病学特征

结论

PS-MPs/NPs通过"PI3K→AKT→mTOR"信号级联反应，诱发精母细胞早衰(端粒缩短+γ-H2AX焦点形成)，最终导致生精小管"空泡化"和精子发生障碍。该发现为环境污染物生殖毒性研究提供了新范式。