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本期推荐的研究聚焦于微塑料（MPs）日益严重的健康风险。为探究母体在关键孕期和哺乳期暴露于最常见的聚苯乙烯微塑料（PS-MPs），是否会导致后代发生多代雄性生殖损伤，研究团队利用大鼠模型开展了系统研究。结果表明，母体PS-MPs暴露可诱导F1和F2两代雄性后代的睾丸损伤、精子数量减少及睾酮（T）合成受抑，其作用机制涉及氧化应激、DNA损伤、内质网应激及RNA剪接失调。该研究揭示了PS-MPs可诱发跨代生殖毒性，并为全面评估其健康风险提供了关键证据。
想象一下，我们日常生活中无处不在的塑料制品，在经历风化、降解后，会变成无数细小的颗粒——微塑料（Microplastics, MPs）。这些直径通常小于5毫米的“隐形污染”已遍布全球，从深海到高山，甚至进入我们的食物链。更令人担忧的是，研究已在人类精液、胎盘和母乳中检测到微塑料的存在。这不禁让人思考：当一位母亲在怀孕和哺乳期间接触到这些塑料微粒，会不会对她腹中及后代的健康，特别是雄性生殖健康，产生深远甚至跨代的影响？
全球范围内的数据显示，过去半个世纪男性的精液质量呈现显著且持续下降的趋势。尽管环境因素被认为在其中扮演了重要角色，但像聚苯乙烯微塑料（Polystyrene MPs, PS-MPs）这类最常见塑料污染物的具体作用机制，尤其是它们能否将不良影响传递给未直接接触的后代，一直是科学界亟待解答的关键问题。为了解开这个谜团，来自华中师范大学的研究团队在《Environment International》上发表了一项系统研究，深入探究了母体在妊娠和哺乳这两个关键窗口期暴露于PS-MPs，对其两代雄性后代的生殖系统所造成的多代影响。
为开展此项研究，研究者主要运用了以下关键技术方法：首先，建立SD大鼠多代暴露模型，F0代孕鼠通过饮食摄入不同剂量PS-MPs，其产生的F1代与对照组交配产生未直接暴露的F2代。其次，通过苏木精-伊红染色评估睾丸组织病理学变化，并分析精子计数和畸形率。再者，利用酶联免疫吸附法检测血清性激素及睾丸组织氧化损伤标志物水平。同时，采用基于液相色谱-串联质谱的蛋白质组学技术筛选睾丸组织中的差异表达蛋白，并进行功能富集分析。此外，还通过免疫组织化学和实时定量聚合酶链反应验证关键蛋白和基因的表达。
3.1. PS-MPs exposure resulted in a shortened anogenital distance and impaired growth in male offspring
研究人员发现，母体暴露于高剂量PS-MPs会导致F1代雄性后代的肛门生殖器距离缩短、睾丸和附睾重量减轻。在F2代，这种生殖器发育受损的现象依然存在，且通过父系传递的后代（即F1代暴露雄鼠与对照雌鼠所生的F2-M组）其损伤更为明显，提示父系传递可能具有更强的负面影响。然而，F2代睾丸和附睾重量的降低趋势有所减弱。
3.2. PS-MPs caused multigenerational testicular damage and sperm abnormalities
组织学观察显示，F1和F2代暴露组大鼠的睾丸生精小管均出现不同程度的空泡化、生精细胞排列紊乱及上皮变薄。同时，两代暴露组大鼠的精子畸形率均显著上升，精子数量下降。这些结果直接证明了母体PS-MPs暴露可导致跨代的睾丸结构损伤和精子发生障碍。
3.3. PS-MPs induced multigenerational elevation of oxidative stress
在分子机制层面，研究检测到F1和F2代暴露组大鼠睾丸组织中活性氧和丙二醛水平升高，而抗氧化剂谷胱甘肽水平降低。这表明氧化应激是PS-MPs诱发生殖毒性的一个关键且可跨代传递的分子事件。
3.4. PS-MPs reduced serum sex hormone levels in F1 and F2 offspring
激素水平检测发现，F1代暴露组大鼠的血清睾酮和促卵泡激素水平显著降低。而在F2代，仅在高剂量父系传递组中观察到睾酮的显著下降，促卵泡激素和促黄体生成素水平在两代中均无显著变化，但F1代的睾酮/促黄体生成素比值呈剂量依赖性下降。这提示F1代的类固醇激素合成受到了更严重的抑制。
3.5. Testicular proteomics in F1 and F2 offspring
为了深入探索跨代传递的机制，研究人员对两代大鼠的睾丸组织进行了蛋白质组学分析。结果发现，与对照组相比，两代暴露组均存在大量差异表达蛋白。功能富集分析显示，F1代的差异蛋白主要富集在DNA修复、内质网蛋白加工、泛素化等通路；而F2代的差异蛋白则显著富集在类固醇代谢、胆固醇代谢、细胞色素P450药物代谢以及mRNA剪接通路。这暗示两代应对毒性压力的分子适应策略可能存在差异。
3.6. PS-MPs induced multigenerational testicular DNA damage accompanied by endoplasmic reticulum stress
进一步的验证实验表明，两代暴露组睾丸中DNA氧化损伤标志物8-羟基脱氧鸟苷和DNA双链断裂标志物γ-H2AX的表达均显著增加，证实了可遗传的DNA损伤。在内质网应激方面，F1代暴露组中内质网分子伴侣GRP78以及下游凋亡相关基因的表达上调，表明内质网应激被激活；然而在F2代，这些变化并不显著。有趣的是，F2代高剂量组睾丸中关键剪接因子丝氨酸/精氨酸富集剪接因子1的表达显著上调，这可能与F2代观察到的剪接通路富集相呼应。
3.7. PS-MPs impaired steroidogenesis and disrupted spermatogenesis in F1 and F2 offspring
研究人员重点关注了类固醇激素合成通路。他们发现，F1代暴露组睾丸中负责胆固醇转运至线粒体的关键蛋白StAR以及一系列类固醇合成酶的基因表达均被显著抑制，同时血清和睾丸中的总胆固醇水平降低。与之形成对比的是，F2代暴露组睾丸中StAR的蛋白和基因表达反而显著上调，睾丸组织内的胆固醇含量也升高，但血清胆固醇降低。这表明F2代机体可能通过上调StAR、促进胆固醇在睾丸内的蓄积和利用，来代偿性地部分恢复睾酮合成，以应对祖辈暴露造成的激素抑制。
综合以上研究结果，可以得出以下结论：母体在妊娠和哺乳期暴露于PS-MPs，能够诱发F1和F2两代雄性后代的生殖毒性，表现为睾丸发育受损、精子数量减少和质量下降。其作用机制是一个多通路交织的网络：PS-MPs首先诱发氧化应激，进而导致DNA损伤并破坏蛋白稳态，引发内质网应激。这些变化共同抑制了下游的类固醇激素合成关键蛋白表达，最终导致睾酮水平下降和精子发生障碍。这项研究的重要发现在于，它首次系统揭示并比较了PS-MPs在直接暴露后代和未直接暴露后代中诱发生殖毒性的异同。研究发现，虽然DNA损伤和氧化应激等基础损害可以跨代传递，但F1代中显著的内质网应激和严重的激素抑制在F2代中得到缓解。F2代通过上调剪接因子SRSF1和类固醇合成急性调节蛋白StAR，可能激活了包括RNA剪接调节和类固醇代谢重编程在内的适应性补偿机制，从而部分抵消了祖辈暴露带来的生殖损伤，表现为相对减轻的激素紊乱和睾丸病理变化。
该研究的深刻意义在于，它将微塑料的健康风险评估从个体层面延伸至跨代层面，证实了生命早期关键窗口期的环境暴露可能对子孙后代的生殖健康产生长远影响。这为解释全球男性生殖健康下降的趋势提供了新的环境病因学视角。研究强调了孕期和哺乳期作为污染暴露敏感期的重要性，提示需要加强对特定人群的保护和环境污染的管控。尽管F2代显示出一定的代偿潜力，但持续的DNA损伤和精子质量下降警示我们，微塑料污染的累积效应不容忽视。未来研究需要进一步揭示这些毒性效应通过生殖细胞表观遗传修饰进行跨代传递的具体机制，并探索应对策略。
