《Environment International》：Chronic exposure to environmentally relevant benzophenones induces male reproductive dysfunction via ER-mediated disulfidptosis: therapeutic potential of zeaxanthin dipalmitate
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背景：二苯甲酮类（Benzophenones, BPs）作为广泛使用的紫外线过滤剂与内分泌干扰物，其雌激素活性引发对雄性慢性生殖毒性的关注。本研究旨在揭示环境相关浓度BPs暴露致雄性生殖损伤的机制。方法：研究人员整合NHANES分析、动物实验、细胞实验、网络毒
背景：二苯甲酮类（Benzophenones, BPs）作为广泛使用的紫外线过滤剂与内分泌干扰物，其雌激素活性引发对雄性慢性生殖毒性的关注。本研究旨在揭示环境相关浓度BPs暴露致雄性生殖损伤的机制。方法：研究人员整合NHANES分析、动物实验、细胞实验、网络毒理学与分子对接，结合转录组测序及生化/分子实验检测下游指标。结果：NHANES分析显示BP-3暴露与总睾酮（TT）/雌二醇（E2）/性激素结合球蛋白（SHBG）降低及睾酮缺乏（TD）风险升高呈剂量依赖关联，多污染物校正后方向不变但效应减弱。动物实验表明慢性BPs暴露（PND1–PND240）损害生育力与子代发育，降低体重、肛殖距（AGD）及睾丸系数，改变组织病理与精子质/量；差异基因富集于能量代谢与肌动蛋白骨架完整性，睾丸内双硫死亡相关代谢/ redox指标紊乱，短期暴露（PND1–PND56）即扰动双硫死亡代谢驱动因子。GC-2细胞中BP-3降低存活与抗氧化能力，升高ROS，上调双硫死亡标志物，TCEP（拮抗剂）与KL-11743（激动剂）介入确认双硫死亡参与；ER直接调控双硫死亡。玉米黄质二棕榈酸酯（ZD）通过调节双硫死亡缓解BPs诱导的雄性生殖损伤；共培养证实BP-3破坏睾丸代谢偶联并触发双硫死亡。结论：BPs经ER介导双硫死亡诱导雄性生殖功能障碍，ZD可缓解该障碍。
研究背景与立项依据
二苯甲酮类（Benzophenones, BPs，含BP-1、BP-2、BP-3）是全球第二大紫外过滤剂，广泛存在于防晒霜、化妆品与塑料中，经制造、运输及消费使用进入环境，水体检出浓度达数μg L-1至数百μg L-1，其中BP-3占比最高。已有研究证实BPs具内分泌干扰、生物蓄积与持久毒性，BP-3可通过雌激素活性扰乱脊椎动物雄性生殖功能；但既往毒理数据多来自高剂量暴露，机制阐释不足。研究人员前期发现新生期环境相关浓度BP-3（10、1000 nM）经氧化应激破坏血睾屏障（BTB）与F-actin组织，提示氧化损伤为长期睾丸功能障碍主因。过量氧化应激与redox稳态失衡是多种受调细胞死亡的上游触发因素，其中双硫死亡（disulfidptosis，一种以二硫键应力积累、SLC7A11失调、F-actin崩溃为特征的redox依赖型细胞死亡）近年被认定为环境污染物致睾丸损伤的关键机制。枸杞主要类胡萝卜素玉米黄质二棕榈酸酯（Zeaxanthin dipalmitate, ZD）具膜嵌入型ROS清除与redox调节能力，但能否通过调控双硫死亡缓解BPs睾丸毒性尚属空白。该研究由此整合流行病学与实验验证，提出BPs经ER重塑睾丸糖缺乏/SLC7A11上调→胱氨酸内流→NADPH耗竭/ATP降低/ROS累积→二硫聚集→F-actin收缩→双硫死亡的通路，并检验ZD干预价值。
主要技术方法概述
研究人员采用NHANES 2013–2016成人男性亚队列（n=1656有完整BP-3与TT数据）进行加权横断面回归与RCS非线性检验；以ICR小鼠自出生（PND1）至PND240饮水暴露10 nM/1000 nM BP-3（并以己烯雌酚DES为阳性对照）评估生育、精子参数、睾丸病理及双硫死亡指标（SLC7A11、GLUT1/3、LDHA、HK2、F-actin、NADP+/NADPH、ATP、半胱氨酸）；体外以GC-2精母细胞系做BP-3剂量（2.5–40 μM）CCK-8、ROS、抗氧化酶与免疫荧光，并用TCEP、ZD、Z-VAD-FMK、Nec-1、NAC分别介入；构建TM4塞尔托利细胞–GC-2 Transwell共培养模拟代谢偶联；网络毒理学取CTD与GeneCards交集靶，STRING/Cytoscape做PPI与GO/KEGG，AutoDock做BP-3/4OH-BP与ESR1/2对接；ChIP-qPCR验证ERα结合Slc7a11启动子ERE。
研究结果
3.1 NHANES数据库分析结果
按尿BP-3五分位分层，完全校正模型（Model 3）显示BP-3与生化低睾酮（TT<300 ng/dL）优势比在Q3（OR=2.32）与Q4（OR=2.00）显著升高，lnTT、lnE2、lnSHBG随暴露呈下降趋势（Q3/Q5 lnTT β=-0.111/-0.092，lnE2 Q5 β=-0.127，lnSHBG多分位显著降），趋势检验P<0.05；RCS未达显著非线性，多污染物（BPA、三氯生、对羟基苯甲酸酯）校正后方向维持但效应衰减。结论：真实人群环境级BP-3与雄性甾体激素下行及睾酮缺乏风险相关。
3.2 小鼠饮水与血药BP-3估算
低/高剂量饮水实测2.20±0.61 ng/mL与221.15±10.88 ng/mL，对应子代血药30.47±4.44 ng/L与2063.3±40.95 ng/L，高剂量稳态血浓度与人类中位暴露（200 ng/L）生物等效。
3.3 慢性BP-3暴露致亚生育与睾丸损伤（PND1–PND240）
DES组完全不育；10 nM与1000 nM BP-3使妊娠率降至33.3%与26.7%，窝仔数降36%与55%，出生体重降5.1%与10.6%；体重、饮水、AGD、睾丸系数降低（低剂量器官系数除外）；精子活力/密度/直线运动性下降，圆形运动与头尾折叠畸形率>10%；PND240睾丸生精上皮高度降低，曲细精管精子密度减少伴胞质空泡。结论：环境相关浓度长期暴露选择性损害成年生育功能而非经典雄激素标记。
3.4 睾丸双硫死亡分子改变（PND56与PND240）
PND240转录组得106上/95下差异基因，富集肌动蛋白骨架与能量代谢；Slc7a11上调，Ldha/Hk2/F-actin下调；血NADP+/NADPH升，ATP/半胱氨酸降；PND56即见Slc7a11上调与Glut1/3、Ldha、Hk2下调，F-actin荧光减弱。结论：双硫死亡代谢-骨架特征在早年已启动，累积至晚期显表型。
3.5 ZD改善小鼠BP-3睾丸毒性（PND56–PND240灌胃5 mg kg-1）
ZD单用无碍；联合BP-3/DES时妊娠率、窝仔数、出生体重、AGD、睾丸系数回升，空腹/餐后血糖升25–30%，精子快速/直线/振荡运动恢复、圆形运动降30%，畸形率回至≤10%，生精上皮高度复原；Slc7a11、Glut1/3、Ldha、Hk2 mRNA回控30–85%，游离巯基回升，WB示SLC7A11降至对照、HK2反弹。结论：ZD经逆转双硫死亡敏感标志保存生精架构。
3.6 GC-2细胞BP-3双硫死亡与ZD拮抗
BP-3 IC50=33.18 μM，选2.5/5/10 μM；10 μM下TCEP/NAC/ZD（非Z-VAD-FMK/Nec-1）恢复存活，形态正常化；Slc7a11 mRNA/蛋白上调，Glut1/3、Ldha、Hk2、F-actin下调，ROS升，SOD/CAT/GSH-Px/T-AOC抑，ZD全逆转；KL-11743激动剂致损可被ZD部分救。结论：BP-3在精母细胞启动典型双硫死亡，ZD具同效保护。
3.7 ER为分子起始事件与共培养验证
网络毒理学交集仅ESR1/ESR2；分子对接结合能<-5 kcal/mol；ICI 182780（ER拮抗）保护等同TCEP/ZD；ChIP-qPCR证BP-3增强ESR1结合Slc7a11启动子ERE，RT-qPCR示Esr1/2上调；Transwell中BP-3扰GC-2的Slc7a11/糖酵解/F-actin，降ATP/Cys、升NADP+/NADPH、减上清乳酸，TCEP或ZD部分复原。结论：ER直接转录调控双硫死亡驱动基因，塞尔托利–精母代谢偶联中断为触发场景。
讨论与结论翻译
讨论指出，现有ER或氧化应激框架不足以解释慢性低剂量BPs独特毒性，该研究突破传统范式，证实用环境相关浓度BPs经ER介导双硫死亡致雄性生殖障碍，且枸杞源ZD可调控该通路缓解损伤。NHANES剂量反应、小鼠PND1–PND240环境级血浓度等效人暴露、双硫死亡早发累积、ER结合Slc7a11启动子、ZD多层级逆转，共同构成从人群到机制再到天然产物干预的闭环。结论原文意译：慢性暴露于环境相关浓度二苯甲酮类经由雌激素受体介导的双硫死亡诱导雄性生殖功能障碍，玉米黄质二棕榈酸酯能够缓解此种功能障碍。该研究发表于《Environment International》，为环境生殖毒理风险评估与植物源天然产物治疗策略提供新框架。
