空气污染关键暴露窗口与男性精子质量关联研究：PM2.5及其化学成分对精子活力的时序影响

南京医科大学团队通过1554名育龄男性队列研究，首次精准定位PM2.5影响精子活力的关键暴露窗口（精液采集前10-11周），发现PM2.5及其硫酸盐(SO42-)等成分显著降低精子总活力(β=-2.06)和前向运动力(β=-1.79)，为环境生殖毒理学研究提供重要时空维度证据。

　　

随着中国城市化进程加速，空气污染已成为重大公共卫生挑战。令人担忧的是，全球约90%城市居民暴露于超标空气污染物中，而男性生殖健康指标呈现持续下降趋势。尽管已有研究表明环境污染物可能干扰睾酮水平和精液参数，但关于空气污染影响精子发生的具体时间窗口和关键组分仍存在三大谜团：一是现有研究多采用90天或年度平均暴露评估，无法精确定位敏感期；二是多数聚焦单一污染物，忽视混合暴露效应；三是PM_2.5化学成分的作用机制尚未阐明。这些知识空白使得临床预防建议缺乏针对性，也阻碍了环境生殖风险预警系统的建立。

为破解这些难题，南京医科大学Jialin Feng、Yan Yuan等学者在《BMC Public Health》发表创新研究，通过多模型联用策略揭示了空气污染影响精子质量的时间生物学规律。研究团队依托南京生育队列(NMU-LIFE)，收集1554名育龄男性的精液样本和居住地污染数据，采用分布式滞后非线性模型(DLNM)捕捉暴露-滞后-响应关系，结合加权分位数回归(WQS)和贝叶斯核机回归(BKMR)解析混合暴露效应。特别创新地将精子发生周期细分为13个时间窗，运用逆距离加权法(IDW)评估个体每周PM_2.5、PM₁₀等6种污染物及PM_2.5组分（黑碳BC、铵盐NH₄⁺等）暴露水平，所有分析均校正温度、禁欲天数等混杂因素。

【关键发现1：敏感时间窗定位】

DLNM模型首次揭示PM_2.5暴露对精子活力的滞后效应呈双峰曲线，在精液采集前10-11周（对应精子发生I期）达到危害峰值。此时每增加1个IQR的PM_2.5暴露，精子总活力和前向运动力分别降低2.06%和1.79%（P<0.05）。这一发现将传统认为的70-90天敏感期精确收缩至64-77天。

【关键发现2：混合暴露效应】

WQS回归显示，6种污染物混合暴露在11周前对精子活力产生协同负效应（总活力β=-1.49），其中PM_2.5贡献权重达38%。BKMR模型进一步证实，当其他污染物固定于中位数时，PM_2.5浓度与低于参考值的前向运动力风险呈剂量反应关系。

【关键发现3：毒性组分解析】

PM_2.5化学组分分析显示，硫酸盐(SO₄^2-)、硝酸盐(NO₃^-)和铵盐(NH₄⁺)是主要危害组分。特别值得注意的是，SO₄^2-在10周时的暴露每增加IQR，导致精子前向运动力下降2.08%（95%CI:-3.15~-1.01），其机制可能与干扰精子膜胆固醇代谢有关。

这项研究在方法论上有三大突破：首次将精子发生周期细分为周单位评估；创新性地整合DLNM、WQS和BKMR三种模型；率先解析PM_2.5组分与精子参数的定量关系。从公共卫生角度看，研究不仅为育龄男性提供了精准的污染防护时间窗（计划受孕前10-11周需加强防护），还为环境标准制定提供了新依据——现行PM_2.5标准可能需考虑硫酸盐等组分的生殖毒性。未来研究可进一步结合组学技术，阐明PM_2.5组分干扰精子发生的表观遗传机制。

研究也存在若干局限：未考虑室内暴露和职业暴露，IDW法可能低估真实暴露水平。但瑕不掩瑜，这项开创性工作为环境生殖流行病学研究树立了新范式，其提出的"关键暴露窗口"概念对指导临床生育咨询具有重要价值。随着中国"三孩政策"实施，这类研究将为提升人口出生质量提供科学支撑。