男性不育占不孕症病例的约50%(Eisenberg等人,2023年),环境因素是其中的重要原因之一(Skakkebaek等人,2016年)。在全球病毒大流行的背景下,消毒剂的使用量不断增加(Zhang & Lu,2023年)。三氯生作为一种广谱抗菌剂,被广泛用于牙膏、漱口水和洗手液等日常产品中(Weatherly & Gosse,2017年)。近年来,在水源、土壤、食品和个人护理产品中也检测到了TCS(J. Chen, Meng, Bergman, & Halden,2019年;Davis, Klosterhaus, & Stapleton,2012年;Mathews, Henderson, & Reinhold,2014年)。由于其高脂溶性,TCS可以通过皮肤、口腔黏膜和胃肠道进入人体(Yueh & Tukey,2016年)。因此,在人体血液、尿液、精液和母乳中检测到了过量的TCS及其代谢物(Jedynak等人,2023年;Kim, Kim, Moon, & Yang,2020年;Luan, Ou, Liu, Lin, & Guo,2023年)。越来越多的研究表明,TCS会对心脏、肝脏、神经系统和生殖系统等器官造成损害(X. Chen, Mou, Qu, Wu, & Liu,2023年;Marques, Mariana, & Cairrao,2022年)。
TCS暴露与男性生殖健康密切相关。例如,TCS通过与雄激素受体结合并干扰睾丸类固醇生成来影响生育能力和生殖能力(Den Hond等人,2015年;Nassan等人,2019年)。此外,TCS可能间接或直接影响激素受体的表达。多项研究表明,TCS暴露会导致睾酮水平下降(Duan, Huang, Ha, Li, & Liu,2020年;Sang等人,2024年)。还有一些研究观察到TCS会影响青春期莱迪希细胞(Leydig cells)早期类固醇生成过程(Ha, Zhang, Li, & Liu,2018年)。研究表明,TCS会在生殖器官中积累,直接影响精子生成,并可能通过MAPK信号通路干扰睾丸发育(Yawer, Sychrová, Ra?ka, Babica, & Sovadinová,2022年)。TM4细胞能为精子生成提供营养和保护(Griswold,1998年),并参与形成血-睾屏障(Wei等人,2021年)。最新研究表明,TM4还参与维持细胞内的有氧糖酵解水平和细胞稳态(Oliveira, Martins, Moreira, Cheng, & Alves,2015年)。此外,一些环境污染物会在TM4中产生ROS,引发氧化应激,导致细胞凋亡(Jiang, Di, Shan, & Xu,2022年)。然而,TCS损害TM4细胞的具体机制仍不清楚。
近年来,一种称为铜死亡(cuproptosis)的新类型细胞死亡机制已被证实,其特征是铜离子的积累,导致Cu2+还原为Cu+。这种还原会降低Fe-S簇蛋白的水平,并促进DLAT和DLST蛋白的脂酰化。脂酰化蛋白会结合铜离子,导致异常寡聚化。Fe-S簇蛋白的减少和脂酰化蛋白的聚集共同作用,影响三羧酸循环(TCA循环),最终导致蛋白质毒性应激,从而导致细胞死亡。然而,铜死亡是否参与TCS引起的睾丸损伤仍有待进一步研究(Tsvetkov等人,2022年)。
一些研究表明,TCS暴露会增加ROS水平,导致DNA和脂质损伤,进而引发细胞凋亡或坏死(Kosińska & Szychowski,2024年)。同时,过量ROS产生的氧化应激会影响激素水平,破坏血-睾屏障,最终损害男性生殖系统(Han等人,2016年)。然而,过量TCS引起的氧化应激如何导致生殖功能障碍的具体机制仍不清楚。
同时,TCA循环中的相关蛋白是铜死亡发生的关键靶点,铜离子与这些蛋白的结合会促进它们的寡聚化(Tsvetkov等人,2022年)。因此,基于以往的研究和测序结果,我们确定了关键靶点PEPCK及其与铜死亡过程的关联,以便进一步研究TCS暴露引起的睾丸损伤机制。
总之,本研究旨在阐明ROS触发的PPAR信号通路中PEPCK下调导致铜死亡是否与TCS引起的睾丸生殖毒性有关。