铝暴露通过表观遗传修饰和细胞器功能紊乱干扰早期胚胎发育

本研究揭示了铝暴露通过诱导线粒体功能障碍和氧化应激（ROS），导致小鼠早期胚胎发育异常。研究发现铝暴露会显著降低胚胎转录活性，引发DNA损伤，并改变组蛋白修饰水平（H3K4me2/H3K4me3/H3K27me3/H4K12ac），同时扰乱溶酶体、内质网和高尔基体分布。这些发现为铝的生殖毒性机制提供了新见解，对评估环境重金属暴露的胚胎发育风险具有重要意义。

　　

Highlight

铝作为环境普遍存在的重金属，其通过线粒体功能紊乱干扰胚胎发育的机制尚未明确。本研究首次系统揭示了铝暴露通过"线粒体-氧化应激-表观遗传"级联反应导致胚胎发育缺陷的分子路径。

Discussion

我们的实验表明，100 μM AlCl₃即可显著抑制小鼠胚胎从合子到2细胞期的发育。透射电镜显示线粒体出现明显的嵴断裂和空泡化，伴随活性氧（ROS）水平升高2.3倍。这种氧化应激状态直接导致：

1. 1.

   γH2AX焦点增加3倍，提示严重DNA双链断裂

2. 2.

   组蛋白修饰重编程：H3K4me3（激活标记）降低40%，而H3K27me3（抑制标记）升高65%

3. 3.

   细胞器"交通堵塞"：溶酶体异常聚集在高尔基体周围，内质网出现特征性肿胀

有趣的是，添加抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）可部分挽救上述表型，证实氧化应激是铝毒性的核心环节。这些发现为理解环境重金属致胚胎发育障碍提供了新的分子视角。

Conclusions

本研究阐明铝暴露通过破坏线粒体功能引发氧化应激风暴，进而导致表观遗传紊乱和细胞器功能失调的三重打击机制，最终导致胚胎发育失败。这为预防重金属暴露导致的生殖风险提供了理论依据。