《Eco-Environment & Health》：Prenatal cadmium exposure and male infertility in mice: A multi-generational mechanistic study
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本文针对产前环境镉暴露导致雄性后代生育力下降的公共卫生问题，通过构建多代小鼠模型，首次揭示镉通过氧化应激抑制睾丸m6A阅读器YTHDC2表达，增强RAPSN mRNA稳定性并促进其作为E3泛素连接酶降解NR4A1，从而抑制睾酮合成关键酶表达，最终诱发F1-F3代雄性生育障碍。研究创新性发现m6A修饰在环境毒物跨代遗传中的作用，为男性不育的早期防控提供新靶点。
全球约有17%的育龄夫妇面临不孕不育问题，其中男性因素约占一半。近年来，男性不育症发病率以每年0.291%的速度持续增长，成为备受关注的生殖健康问题。根据健康与疾病的发育起源理论，生命早期环境因素暴露可能对成年期慢性疾病发生发展产生重要影响，甚至具有跨代遗传效应。镉作为广泛存在的环境重金属污染物，在尼日利亚、印度和巴基斯坦等地地下水中浓度分别达130、60和10 μg/L，远超世卫组织3 μg/L限值。孕妇通过饮水、吸烟和饮食等途径接触镉，中国人群镉摄入量在25年间从13.8升至30.6 μg/天，日本、韩国和瑞典日均摄入量也普遍超过安全阈值。动物实验表明，产前镉暴露可损害雄性后代生殖发育，但其对多代雄性生育力的影响及机制尚不清楚。
本研究基于孕妇体内镉暴露剂量构建小鼠模型，探索产前镉暴露对多代雄性生育力的影响及其表观遗传机制。研究人员通过给孕鼠饮用含氯化镉的反渗透水建立暴露模型，系统评估F1-F3代雄性生育力、睾酮水平及睾丸发育指标。结果发现产前镉暴露导致多代雄性后代生育力下降，表现为睾丸下降延迟、肛殖距缩短、精子数量和活力降低。机制上，镉暴露通过氧化应激抑制睾丸m6A阅读器YTHDC2表达，增强RAPSN mRNA稳定性，进而促进RAPSN作为E3泛素连接酶降解NR4A1蛋白，最终抑制睾酮合成关键酶表达。研究进一步通过睾丸注射MG132蛋白酶体抑制剂、过表达YTHDC2和RAPSN等实验验证该通路，并发现抗氧化剂NAC干预可缓解镉诱导的生殖毒性。该研究发表于《Eco-Environment》期刊，为环境毒物跨代生殖毒性机制提供新见解。
关键技术方法包括：建立产前镉暴露多代小鼠模型；睾丸m6A-mRNA表观转录组测序和全转录组测序分析；睾丸特异性基因过表达小鼠模型构建；蛋白质-蛋白质分子对接分析；甲基化RNA免疫共沉淀等技术。
3.1 产前镉暴露损害睾酮合成和雄性生育力
通过多代繁殖实验发现，产前镉暴露显著降低F1-F3代雄性生育力，表现为无后代雄鼠比例增加、睾丸下降延迟、肛殖距缩短。睾酮水平检测显示镉暴露组血清和睾丸睾酮含量显著降低，睾丸类固醇合成酶表达下降。转录组分析发现下调基因富集于"甾醇生物合成过程"和"睾酮反应通路"。
3.2 NR4A1泛素化驱动产前镉抑制的睾酮合成
研究发现镉暴露降低睾丸核受体NR4A1表达，而上调泛素-蛋白酶体系统相关基因。蛋白质相互作用实验证实NR4A1与泛素结合增强，蛋白酶体抑制剂MG132处理可逆转镉诱导的睾酮合成抑制。
3.3 RAPSN作为介导NR4A1泛素化的E3连接酶
通过生物信息学预测和实验验证，发现RAPSN在镉暴露睾丸中表达上调，且与NR4A1存在直接相互作用。RAPSN过表达实验证实其通过RING-H2结构域促进NR4A1泛素化降解。
3.4 产前镉通过降低YTHDC2稳定RAPSN mRNA
m6A表观转录组分析显示镉暴露增加睾丸总m6A修饰水平，特别是RAPSN mRNA的m6A修饰增强。YTHDC2表达降低导致m6A修饰的RAPSN mRNA稳定性增加，促进其翻译表达。
3.5 产后YTHDC2过表达缓解镉诱导的睾酮合成抑制
睾丸YTHDC2过表达可逆转镉诱导的睾酮合成障碍，降低RAPSN表达和NR4A1泛素化，恢复类固醇合成酶表达。
3.6 产前镉通过氧化应激降低胎儿睾丸YTHDC2
研究发现镉暴露引起胎儿睾丸氧化应激，抗氧化剂NAC干预可缓解YTHDC2降低和后续生殖毒性。
3.7-3.8 YTHDC2提升缓解镉诱导的多代生殖毒性
产前YTHDC2表达提升可缓解镉诱导的F1-F3代雄性生育力障碍，证实YTHDC2减少是镉跨代生殖毒性的关键机制。
研究结论表明，产前镉暴露通过氧化应激-YTHDC2-m6A-RAPSN-NR4A1轴诱发跨代雄性生殖毒性，其中YTHDC2减少是核心环节。该发现不仅揭示环境毒物跨代遗传的新机制，也为男性不育的早期预防和干预提供潜在靶点。研究首次将m6A修饰与重金属生殖毒性联系，为表观遗传调控在环境医学领域的研究开辟新方向。
