富硒油菜活性成分及其增强雄性生殖功能的机制：多组学整合分析

为解决男性不育这一全球健康问题，研究人员通过响应面优化提取工艺和生物活性导向分离，发现富硒油菜水提物(WE)及其主要硒化合物甲基硒代半胱氨酸(MeSeCys)能显著增强TM4细胞活力和小鼠生殖功能。机制研究表明SLC7A11/LRP8介导MeSeCys转运，通过硒-谷胱甘肽代谢通路发挥作用，同时鉴定出萝卜硫素(sulforaphane)与MeSeCys具有协同效应。该研究为开发改善男性生殖健康的功能性食品提供了新思路。

　　

研究背景

男性不育已成为威胁全球人口健康的重大问题，其中精子发生障碍是主要病因。硒作为哺乳动物必需的微量元素，通过其强大的抗氧化能力在维持雄性生育力中发挥关键作用。尽管硒强化食品如富硒益生菌已显示出对男性生殖系统的保护作用，但作为药食两用作物的富硒油菜（Brassica napus L.）在改善男性生殖健康方面的活性成分和作用机制仍不明确。

研究设计与方法

该研究采用多学科交叉方法：通过响应面法(RSM)优化提取工艺，生物活性导向分离获得水提物(WE)；利用HPLC-ICP-MS鉴定甲基硒代半胱氨酸(MeSeCys)为主要硒形态；通过体内实验评估生殖功能改善效果；结合RNA测序(RNA-seq)、网络药理学和UPLC-MS/MS等技术阐明分子机制。实验使用6周龄C57BL/6雄性小鼠和TM4细胞系（小鼠Sertoli细胞）作为模型。

主要研究结果

1. 1.

   提取条件优化：通过单因素和Box-Behnken设计确定最佳提取参数为乙醇浓度31.86%、料液比1:18.69 g/mL、提取时间9.33分钟，提取物使TM4细胞活力提升至159.72%。

2. 2.

   生物活性组分鉴定：水提物(WE)在6 mg/mL浓度下使细胞活力达151.77%，其硒含量占系统总量的79.8%，其中MeSeCys占比79.30%。

3. 3.

   体内实验验证：WE和MeSeCys处理显著提高小鼠精囊系数、精子活力和血清睾酮水平，组织学显示生精细胞排列紧密且管腔精子数量增加。

4. 4.

   MeSeCys作用机制：

   • •

     转运机制：SLC7A11和LRP8介导MeSeCys摄取，敲低任一转运体均显著降低细胞内硒含量和细胞活力。

   • •

     代谢通路：激活硒蛋白(SEPHS2、GPX4)和谷胱甘肽代谢关键酶(GCLC、GCLM)，GSH合成抑制剂BSO可逆转MeSeCys的促增殖作用。

5. 5.

   WE的附加机制：除硒代谢外，WE还通过上调MAPK/ERK通路相关基因(Grb2、Sos1、Kras等)和细胞周期调控因子(Cdk1、E2f1)增强细胞活力。

6. 6.

   非硒活性成分鉴定：

   • •

     UPLC-MS/MS鉴定WE含340种成分，包括氨基酸、酚酸、黄酮等。

   • •

     网络药理学和计算机辅助筛选发现萝卜硫素(sulforaphane)与MeSeCys具有协同增效作用。

研究意义与展望

该研究首次系统阐明了富硒油菜通过多组分协同作用改善男性生殖功能的分子机制：MeSeCys通过SLC7A11/LRP8转运和硒-谷胱甘肽代谢轴发挥作用，而萝卜硫素等非硒成分通过激活MAPK/ERK通路产生附加效应。这些发现不仅为富硒油菜作为功能性食品的开发提供了理论依据，也为男性不育的干预策略提供了新思路。研究采用的"组学分析-网络药理学-实验验证"整合策略，为复杂植物体系活性成分的鉴定提供了方法学参考。未来研究可进一步优化富硒油菜栽培工艺以提高活性成分含量，并开展临床前安全性评价。

该成果发表在《Food Bioscience》，展示了农业作物在营养健康领域的创新应用潜力，对推动油菜产业多功能化发展具有重要意义。