孕期暴露于BDE-47对大鼠子代精子功能及DNA甲基化的跨代表观遗传影响

本研究针对持久性有机污染物2,2′,4,4′-四溴二苯醚（BDE-47）的跨代生殖毒性，通过三代大鼠模型揭示其通过表观遗传机制（DNA甲基化/DNMTs）导致子代精子功能异常（线粒体膜电位/ROS/DFI下降）和关键基因（SYCP2/MSH4/ASMT）甲基化改变，为环境污染物致男性不育提供新机制。

　　

多溴联苯醚（PBDEs）作为广泛使用的阻燃剂，尽管已被《斯德哥尔摩公约》列为持久性有机污染物，其残留物仍通过食物链在人体组织持续检出。其中2,2′,4,4′-四溴二苯醚（BDE-47）因具有生殖毒性备受关注——流行病学调查显示产前暴露与男婴肛门生殖器距离（AGD）缩短相关，动物实验证实其损害精子发生，但跨代遗传机制尚不明确。

为探究BDE-47的跨代表观遗传效应，来自国立高雄科技大学的Ching-Shu Lai团队建立三代大鼠模型：孕鼠从妊娠第0天至分娩期每日灌胃0.2 mg/kg BDE-47，F1代雄性大鼠与未暴露雌鼠交配产生F2代，F2代再繁殖获得F3代。通过全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）结合功能分析，首次系统评估了污染物对精子表观基因组的多代影响。

关键技术包括：1）跨代动物模型构建（F0-F3）；2）精子参数检测（计数/运动力/形态学/JC-1线粒体膜电位/DCFH-DA活性氧/吖啶橙染色DFI）；3）实时定量PCR检测睾丸DNA甲基转移酶（DNMT1/3A/3B）；4）WGBS鉴定差异甲基化区域（DMRs）；5）基因本体（GO）功能注释。

研究结果显示：

1. 1.

   AGD变化：BDE-47组F1-F3代AGD均显著缩短，提示持续的内分泌干扰效应。F1代表现在34-70日龄，F2代在28-70日龄，F3代在31-70日龄出现差异。

2. 2.

   精子功能异常：

   • •

     F1代：精子计数（11.3 vs 21.2×10⁶/mL）、运动力（17.5% vs 32.7%）下降，异常形态率升高（头部5.1% vs 4.3%，尾部13.0% vs 6.6%）

   • •

     F3代：运动力（12.8% vs 19.3%）和线粒体功能（异常MMP 10.6% vs 6.3%）持续受损

   • •

     氧化应激：F1-F3代H₂O₂水平升高1.8-3.2倍，F2代O₂^-•增加2.2倍

3. 3.

   表观遗传改变：

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     F3代睾丸DNMT1和DNMT3A表达下调

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     WGBS鉴定出13个高甲基化基因（如SYCP2甲基化差异达85.65倍）和7个低甲基化基因

   • •

     GO分析显示SYCP2/MSH4/ASMT参与生殖系统发育，AMN/BTD关联维生素代谢

讨论指出，BDE-47通过以下机制产生跨代效应：

1）直接干扰F1代胎儿睾丸发育，诱导原始生殖细胞表观遗传重编程异常；

2）经精子传递甲基化变异至F3代，关键基因如联会复合体蛋白SYCP2和DNA修复酶MSH4的异常甲基化可能破坏减数分裂；

3）褪黑素合成酶ASMT甲基化改变可能影响睾丸局部激素微环境。

该研究发表于《Food and Chemical Toxicology》，首次揭示BDE-47通过精子DNA甲基化模式改变产生跨代生殖毒性，为环境污染物致男性不育的临床监测提供分子标志物（如SYCP2/MSH4甲基化水平），同时提示需加强孕期污染物暴露管控。局限性在于未阐明特定DMRs与表型的因果关系，未来可通过基因编辑验证靶点功能。