氯化钯对大鼠睾丸的损伤：组织病理学、氧化应激、内质网应激及Nrf2/HO-1信号通路，以及槲皮素的保护作用

《Tissue and Cell》：Palladium chloride-induced testicular damage in rats: Histopathology, oxidative stress, ER stress, and Nrf2/HO-1 signaling and the protective role of quercetin

　　

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  PdCl₂暴露会引发大鼠睾丸组织中的氧化应激、炎症反应及细胞凋亡。
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  摄入PdCl₂会损害与睾丸功能相关的血清指标。
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  槲皮素凭借其抗氧化和抗炎特性，可减轻PdCl₂引发的睾丸毒性。

引言

男性不育是全球范围内重要的公共卫生问题，约占全球所有不育病例的40%。不同人群的精子质量及生育能力持续下降。环境和职业暴露，尤其是重金属，日益被视作对男性生殖健康有负面影响的危险因素。铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）和砷（As）等重金属已被证实会严重破坏精液参数，包括精子浓度、活力、形态和存活率（Abilash和Sridharan，2024；Giulioni等人，2025；Zhaowen等人，2025）。这类破坏性影响是通过削弱或抑制抗氧化防御系统、扰乱内分泌功能以及激活细胞凋亡途径来实现的，最终表现为精子生成障碍和精子功能下降（Azil等人，2025；Marconi等人，2025）。

重金属是普遍存在的环境污染物，可通过空气污染、受污染的水源、土壤接触以及职业暴露进入生物体。体内或精液中这些金属含量升高，会加剧活性氧的产生，耗尽内源性抗氧化系统，进而对生殖细胞及睾丸支持组织造成氧化损伤（Azil等人，2025；Marconi等人，2025）。氧化应激会引发精子细胞膜脂质过氧化、蛋白质和酶功能异常以及DNA片段化，进而损害莱迪希细胞的机能，降低精子功能（Al-Nefeiy，2025）。

在各类重金属中，铂族金属钯（Pd）因其日益广泛的工业应用而备受关注，比如汽车催化转化器、电子元件以及牙科材料等领域。近几十年来，钯的环境负荷显著增加，引发了人们对其可能带来的意外生物暴露的担忧（Adiguzel等人，2025）。由于全球约70%的钯被用于汽车催化转化器，因此吸入汽车尾气被认为是钯暴露的主要途径（Aarzoo等人，2021）。关于钯的生物毒性的实验研究表明，被吸收的钯盐会在体内分布，几乎可在所有器官中检测到。在啮齿动物模型中，其平均消除半衰期约为5至12天（Melber和Mangelsdorf，2006）。此外，通过半数致死剂量值对急性毒性进行比较分析后发现，不同化合物的毒性存在差异，其中氯化钯（PdCl?）的毒性相对更强，而氧化钯（PdO）的毒性则相对较低（Holbrook等人，1975；Moore等人，1975）。尽管钯的工业应用越来越广泛，但关于其生殖毒性的研究仍然有限。从机制上来看，钯的毒性主要与氧化应激介导的途径有关。过量产生的活性氧会打破细胞内的氧化还原平衡，削弱自身的抗氧化防御机制。这种失衡继而可能引发脂质过氧化、激活促炎信号通路，并导致DNA氧化损伤，最终造成组织损伤、功能障碍以及全身性毒性（Aarzoo等人，2024）。不过，无论是人类还是动物模型中，关于钯对男性生殖参数——尤其是精子生成、精子质量及相关分子机制——的具体影响，目前仍缺乏足够证据。

黄酮类化合物是一类结构多样的植物次生代谢物，广泛存在于种子、水果和蔬菜中。研究表明，这类化合物可通过调节细胞内信号通路和氧化还原平衡，展现出多种生物活性（Adiguzel等人，2025）。黄酮类化合物能够通过清除活性氧、增强内源性抗氧化防御能力，以及调控促炎细胞因子的释放，来减轻氧化应激（Kalender等人，2012；Olcekci和Adiguzel，2026）。槲皮素也是可从蔬菜、水果及其他来源获取的黄酮类化合物之一，它具有抗病毒、抗氧化和抗癌作用（Shi等人，2024）。槲皮素分子结构中的芳香羟基群为其强大的抗氧化能力提供了重要支撑，同时也使其能够螯合过渡金属离子（Qahl和Hamza，2024）。通过与Fe2?、Fe3?、Cu2?和Ni2?等金属离子结合，槲皮素可以形成稳定的金属-配体复合物。这类复合物已被证明具有多种生物活性，包括抗炎、抗菌和抗癌作用（Azeem等人，2023）。

鉴于重金属会通过多种机制损害男性生殖功能，钯也应在这一毒理学框架下进行评估。本研究的意义在于，通过在一个实验模型中综合考量精子质量、生殖激素水平、氧化应激与抗氧化生物标志物、DNA氧化损伤、内质网应激相关的免疫组化标志物、细胞凋亡标志物的表达情况以及多元生化分析结果，全面评估PdCl₂引发的睾丸毒性。此外，本研究还运用主成分分析法和偏最小二乘判别分析法等多元分析方法，探讨内质网应激与Nrf2/HO?1抗氧化通路之间的关系。通过整合这些互补的评估指标，本研究能够更全面地揭示PdCl₂引发男性生殖毒性相关的生物学反应，弥补以往研究多聚焦于单一毒理学指标的不足。因此，本研究旨在探究PdCl₂对雄性大鼠睾丸组织的潜在生殖毒性，并评估强效抗氧化剂槲皮素的保护作用。明确PdCl₂的生殖毒性特征，有助于更准确地进行环境风险评估，制定科学的公共卫生策略，以及针对可能损害男性生育能力的新兴环境毒素制定基于证据的监管措施。

章节要点

化学物质

本研究中所用的PdCl₂（CAS编号：7647–10–1）由德国施内尔尔多夫的Merck公司提供，而槲皮素（CAS编号：117–39–5）则由中国上海的BLDpharm公司供应。

动物饲养与处理

本研究共使用了24只200–250克、年龄为12周的成年雄性Wistar大鼠。这些大鼠被饲养在加齐大学实验动物繁育与实验研究中心，处于控制良好的环境条件下（温度20±2℃，光照时长为12小时/黑暗时长也为12小时）。实验过程中为大鼠提供了标准的实验室饲料和饮水。

氧化应激标志物的变化

PdCl₂暴露会导致睾丸组织中的氧化平衡出现明显紊乱，表现为MDA、TOS、OSI和NO水平上升，而TAS、各种抗氧化酶（SOD、CAT、GPx和GST）的活性、PON?1的活性以及Nrf2/HO?1的水平则下降（见图1、图2、图3、图4、图5）。相比之下，给予槲皮素后，这些异常变化显著减轻，睾丸组织的氧化状态恢复到对照组水平（p?

8-羟基-2′-脱氧鸟苷水平的变化

PdCl₂暴露会

讨论

人们主要通过吸入方式接触PdCl₂，长期或过量接触该物质会带来不良健康影响。体内和体外研究均表明，钯暴露会导致细胞毒性效应并激活炎症反应（Leso和Iavicoli，2018；Aarzoo等人，2021；Aarzoo和Samim，2022）。本研究综合分析了生殖激素水平、精子质量以及氧化与抗氧化相关指标。

结论

综上所述，PdCl₂暴露会提升活性氧水平，打破大鼠睾丸组织内的氧化还原平衡，进而导致抗氧化能力下降、炎症反应加剧以及内质网应激途径被激活。这些变化还会引起睾丸组织结构的明显改变，以及附睾中精子质量的下降。而给予槲皮素后，可以通过抑制脂质过氧化、减轻内质网应激等方式，减少氧化损伤。

局限性

本研究存在若干局限性。首先，仅评估了单剂量的PdCl₂和槲皮素以及单次暴露时间，因此无法确定剂量-反应关系和时间依赖性效应。此外，也未能检测血液或睾丸组织中的钯积累量，所以毒理学解读是基于所给予的暴露剂量和观察到的生物反应，而非直接的实验数据。

CRediT作者贡献说明

Caglar Adiguzel：撰写——审阅与编辑、方法学、正式分析、数据整理。Yusuf Kalender：撰写——审阅与编辑、监督、方法学、概念设计。Fatma Gokce Apaydin：撰写——审阅与编辑、方法学、实验研究、数据整理。Hatice Karaboduk：撰写——审阅与编辑、方法学、实验研究、数据整理。

资金支持

本研究中的动物实验得到了“加齐大学科学研究项目协调办公室”的资助（项目编号：FGA-2023-8854）。

利益冲突声明

作者们声明不存在任何利益冲突。

致谢

作者们感谢加齐大学科学研究项目协调办公室提供的财政支持。

Caglar Adiguzel|Hatice Karaboduk|Fatma Gokce Apaydin|Yusuf Kalender