《Antioxidants》：Lipidomic Remodelling and Low Sperm Quality Associated with High-Fat Diet-Induced Gut Microbial Dysbiosis in Mice
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不育症影响全球约六分之一夫妇，男性不育约占其中~50%的病例。肥胖率上升与男性生育力受损相关，可能通过肠道微生物群改变；然而，其潜在机制仍知之甚少。研究人员表征了粪便、血清和睾丸样本中的肠道微生物组组成和脂质组学图谱。研究人员评估了饲喂45%脂肪饮食（高脂饮食
不育症影响全球约六分之一夫妇，男性不育约占其中~50%的病例。肥胖率上升与男性生育力受损相关，可能通过肠道微生物群改变；然而，其潜在机制仍知之甚少。研究人员表征了粪便、血清和睾丸样本中的肠道微生物组组成和脂质组学图谱。研究人员评估了饲喂45%脂肪饮食（高脂饮食，HFD）或10%脂肪饮食（正常饮食，ND）的C57BL6雄性小鼠的精子质量。研究人员通过16S rRNA测序分析肠道微生物群。研究人员通过气相色谱测量短链脂肪酸（SCFAs）。研究人员使用UPLC-MS/MS对粪便、血清和睾丸进行非靶向脂质组学分析。计算机辅助精液分析（CASA）以及细胞化学和免疫细胞化学分析评估了精子质量和氧化应激标志物。HFD饲喂小鼠表现出肠道微生物群失调，特征为Bacillota/Bacteroidota比值增加、细菌群落组成改变、乙酸增加和丁酸减少。脂质组学分析揭示粪便、血清和睾丸脂质谱明显不同，包括HFD饲喂小鼠中含奇数链脂肪酰基的肠道微生物群相关脂质丰度增加。这些改变伴有精子活力降低、顶体完整性和附睾精子成熟受损，以及氧化和亚硝化应激升高。总体而言，这些发现支持肠道–睾丸–附睾轴，其中肠道微生物群衍生脂质改变促进氧化应激和精子质量降低。
不育症（infertility）影响全球约六分之一夫妇，男性因素占近半。常规精液分析预测价值有限，不常规评估氧化应激（oxidative stress，OS）等功能参数，约34%男性不育为特发性。肥胖与代谢功能障碍、OS和肠道微生物群失调（gut microbial dysbiosis）相关。肠道微生物群参与宿主脂质稳态；肥胖中菌群失调可能改变微生物衍生脂质和宿主脂质代谢，导致系统性炎症、代谢紊乱和OS，并与男性生殖功能障碍相关。已有研究提示肠道–睾丸轴，短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）等微生物代谢物影响睾丸发育、精子发生和精子功能，但多数为相关性研究，缺乏直接机制。因此，研究人员利用HFD诱导的小鼠肠道菌群失调模型，探究其与男性生殖功能障碍的机制关系，比较HFD和ND雄性小鼠肠道微生物组特征，评估HFD对精子发生、附睾成熟和精子质量的影响，并表征肠道微生物群产生的脂质组学产物及其对生殖功能的影响。研究结论支持肠道–睾丸–附睾轴，其中肠道微生物群衍生脂质改变促进氧化和亚硝化应激，损害精子质量；该研究首次识别肠道微生物组衍生脂质作为潜在代谢连接，为特发性男性不育机制提供新见解。
关键技术方法：研究使用C57BL/6雄性小鼠（样本来源：McGill University Health Centre动物资源部），断奶后随机分为正常饮食（ND，n=39）和高脂饮食（HFD，n=38）组，分别饲喂10%脂肪D12450H或45%脂肪D12451至8周。采用16S rRNA测序分析粪便微生物组；气相色谱测定SCFAs；UPLC-MS/MS对粪便、血清和睾丸进行非靶向脂质组学；计算机辅助精液分析（computer-assisted semen analysis，CASA）评估精子活力；细胞化学和免疫细胞化学评估顶体完整性及氧化/亚硝化应激标志物；组织学评估精子发生。统计采用Student t检验、ANOVA、FDR等。
3.1 高脂饮食诱导肠道微生物群失调：3周龄两组无显著差异；8周龄HFD组alpha多样性降低，beta多样性分离，Bacillota/Bacteroidota比值高1.9倍，Erysipelatoclostridiaceae、Lachnospiraceae、Peptococcaceae、Oscillospiraceae增加，Muribaculaceae、Rikenellaceae、Erysipelotrichaceae减少，Dubosiella减少，Akkermansia增加。
3.2 高脂饮食改变短链脂肪酸水平：HFD组乙酸、己酸、异己酸分别增加1.4、1.8、3.2倍，丁酸减少1.4倍；丙酸、戊酸、庚酸、异丁酸、异戊酸无显著差异。
3.3 高脂饮食促进粪便、血清和睾丸脂质组重塑并富集鞘脂：无监督层次聚类显示HFD与ND分离；HFD中升高的脂质多数为鞘脂，降低的多数为甘油三酯，呈相反丰度模式。
3.4 高脂饮食增加粪便中产鞘脂肠道细菌：HFD增加产鞘脂细菌物种10倍，Bacteroides caecimuris显著富集，Bacteroides massiliensis增加28倍，ND小鼠几乎检测不到。
3.5 高脂饮食改变粪便中肠道微生物鞘脂谱：检测9037种脂质，842种注释，239种显著差异，其中113种升高、126种降低；105种推定微生物相关脂质中16种升高、5种降低，涉及NAOrn、Cer、SL、SM、HexCer、PC、PI等。
3.6 高脂饮食改变血清中肠道微生物鞘脂谱：检测7117种脂质，804种注释，77种显著差异，其中53种升高、24种降低；19种推定微生物相关脂质中9种升高、3种降低。
3.7 高脂饮食改变睾丸中肠道微生物鞘脂谱：检测3627种脂质，759种注释，15种显著差异，其中2种升高、13种降低；4种推定微生物相关脂质中2种升高（Cer 17:0;20O/44:9和HeCer 8:0;2O/42:6）；PC O-37:1大幅降低、Cer 17:1;2O/44:12升高但未达显著，需更大cohort验证。
3.8 高脂饮食产生的结构相关脂质在粪便、血清和睾丸间共享：无完全相同的单个脂质，但存在相似骨架的鞘脂和磷脂；Ceramide 17在三种样本中共享，Hex2Cer 16、SM 9、SL 11、PC O-41和PI 41:0在粪便与血清共享，一种脂质在粪便与睾丸共享；共享骨架的Cer、羟基Cer、SM、PC在HFD中升高，提示微生物驱动修饰或系统性脂质加工。
3.9 高脂饮食小鼠肠道微生物组–脂质组学相关性：粪便细菌家族与粪便和血清脂质相关；SM 9:0;2O/42:1;O和SL 11:1;O/18:2;O与Lachnospiraceae、Oscillospiraceae、Peptococcaceae正相关，与Muribaculaceae负相关；血清SM 37:1;3O和SM 39:1;2O与Peptococcaceae正相关；需控制饮食组以建立非饮食依赖性关联。
3.10 高脂饮食损害精子质量：CASA显示HFD组总活力、VAP、VSL、VCL、STR、BCF、ALH均降低；胞质小滴滞留增加2.4倍；自发顶体反应增加2.8倍；精子发生各阶段存在，生殖细胞数量无显著差异，睾丸重量有小的显著差异，前列腺和精囊无明显形态异常。
3.11 高脂饮食增加精子氧化应激：HFD精子4-HNE增加3.4倍，8-OHdG阳性精子增加4.7倍，iNOS增加2.2倍，3-NT增加5倍，PRDX6-SO
3增加4.3倍，SOD1增加5倍；睾酮降低3.2倍，雌二醇升高1.2倍，精子获能降低20.7倍。
讨论部分总结：整合微生物组、脂质组和精子功能分析，研究支持肠道–睾丸轴，并首次识别肠道微生物组衍生脂质作为潜在代谢连接。HFD减少微生物多样性、改变群落结构、增加Bacillota/Bacteroidota比值并富集多个Bacillota家族，减少Muribaculaceae和Rikenellaceae等有益菌，可能削弱定植抵抗和有益代谢物生成。丁酸减少可能影响睾丸发育和血–睾屏障（blood–testis barrier，BTB）完整性；乙酸升高与脂肪生成、肥胖和炎症相关；异己酸提示蛋白发酵增强。脂质组重塑以鞘脂富集为特征，Bacteroides属可通过丝氨酸棕榈酰转移酶（serine palmitoyltransferase，SPT）合成鞘脂；共享结构相关脂质支持微生物脂质易位或宿主重塑。精子氧化和亚硝化应激、DNA损伤及抗氧化系统受损，可能与精液质量下降和获能受损相关。局限包括未建立因果关系，未直接测肠通透性、内毒素、炎症因子或线粒体功能，HFD小鼠模型转化受限，部分细菌未分类，仍需靶向脂质组学和补充研究。结论翻译：本研究首次识别肠道微生物组衍生脂质作为肠道–睾丸轴中的潜在代谢连接，为特发性男性不育机制提供新见解。总体而言，研究结果支持肠道–睾丸轴，其中HFD诱导的肠道微生物群失调改变微生物脂质谱，导致氧化和亚硝化应激，损害精子质量。在睾丸中检测到肠道微生物群相关脂质特征，进一步支持微生物衍生代谢物在男性生殖功能障碍中的作用。未来研究应通过靶向脂质组学验证这些脂质组学发现，识别导致生殖表型的特定微生物衍生代谢物，并开展补充研究证明其可损害男性生育力。
