《Journal of Environmental Sciences》：Chronic glyphosate exposure compromises male reproductive health: Golgi dysfunction mediating spermatogenesis impairment
编辑推荐：
建立慢性草甘膦暴露大鼠模型，发现长期摄入导致精子质量下降及顶体完整性受损，转录组与超微结构分析揭示其通过破坏Golgi相关前顶体小泡积累和融合机制发挥作用，氧化应激介导的Golgi损伤是关键致病因素，补充抗氧化剂哌嗪可缓解症状。
任玉龙|陈凯|邱波|张海静|梁青|王琳
山东农业大学兽医学院，山东省人畜共患病重点实验室，中国山东省泰安市潘河街7号，271017
摘要
越来越多的证据表明，全球男性不育与环境内分泌干扰物（尤其是农药）有关。作为使用最广泛的除草剂，草甘膦（GLY）对人类生殖健康构成了重大威胁。尽管流行病学研究表明草甘膦暴露与男性不育之间存在关联，但明确其生殖毒性的确凿证据仍然有限且存在争议。因此，本研究建立了为期18周的大鼠慢性草甘膦暴露模型，以探讨其对男性生殖健康的影响。数据表明，长期饮食暴露于草甘膦会降低精子质量并损害顶体完整性。转录组分析显示，草甘膦通过干扰顶体的组装过程对其造成损害。超微结构病理学和免疫荧光观察进一步表明，草甘膦通过减少高尔基体相关PDZ蛋白和含有卷曲螺旋结构（GOPC）的前顶体囊泡的积累和融合来破坏顶体的生物发生。机制上，氧化应激介导的高尔基体损伤被认为是草甘膦导致前顶体囊泡释放受损的主要原因。值得注意的是，补充抗氧化剂普瑞兰（puerarin）可以有效缓解草甘膦引起的高尔基体损伤及由此导致的精子顶体畸形。总体而言，本研究首次建立了高尔基体功能障碍与前顶体形成缺陷之间的机制联系，强调了氧化平衡失调作为草甘膦诱导生殖毒性的关键中介因素。这些发现为环境污染物引起的氧化应激作为男性生殖健康风险因素提供了新的机制见解。
引言
草甘膦（GLY）是一种高效的除草剂，可用于控制农业中的多种杂草。由于耐草甘膦的转基因作物得到广泛种植，全球年使用量已增至100万吨（Gauglitz等人，2018年）。其广泛使用不可避免地导致其在土壤（Zhang等人，2024年）、空气（Saurat等人，2023年）、水体（Carles等人，2019年）和作物（Martins-Gomes等人，2022年；Shumilina等人，2020年）中的积累。草甘膦的危害不仅限于职业暴露（Cancino等人，2023年），而且人类也可能通过职业接触或摄入含有草甘膦残留物的食物或水而暴露于其中（Kolakowski等人，2020年；Vicini等人，2021年）（图1）。
草甘膦的潜在健康影响仍存在争议。欧洲化学品管理局（ECHA）和欧洲食品安全局（EFSA）表示，草甘膦对人体没有生殖毒性或致癌风险（欧洲食品安全局（EFSA）等人，2023年）。然而，国际癌症研究机构（IARC）将草甘膦归类为2A类物质，即可能对人类致癌的物质（IARC人类致癌风险评估工作组，2010年）。值得注意的是，最近的一项研究发现，人类精子中的草甘膦残留物与精子质量显著下降有关（Vasseur等人，2024年）。精子质量下降被认为是全球生育率下降的主要原因之一（Li等人，2024年）。我们的研究小组已经证明，长期草甘膦暴露会导致大鼠精子活力下降（Liu等人，2022年）。然而，草甘膦引起精子生成障碍的机制尚不清楚。鉴于草甘膦毒性的不确定性，有必要深入研究其对精子质量的具体影响及分子机制。
顶体是精子中的关键细胞器，决定了受精过程和男性生育能力（Hu等人，2010年）。顶体发育的紊乱会改变人类精子头部的形状并降低精子质量（Alvarez Sedo等人，2012年）。重要的是，顶体直接来源于高尔基体，而高尔基体在顶体生物发生过程中起着关键作用（Moreno等人，2000年）。在高尔基体阶段，跨高尔基体网络会产生小的前顶体囊泡，这些囊泡会在精细胞核的凹面区域积累（Khawar等人，2019年）。这些囊泡逐渐融合形成大的顶体颗粒，最终成熟为完整的顶体（J. Wang等人，2024年）。因此，正常运作的高尔基体对顶体的生物发生至关重要。高尔基体在蛋白质和脂质的翻译后修饰（Bajaj等人，2022年）、运输（Tie等人，2022年）和分类中起着关键作用，这些物质随后以囊泡的形式转运到特定目标区域（Gao等人，2021年）。然而，草甘膦是否通过干扰顶体生物合成来损害精子质量仍不清楚。
大多数以往关于草甘膦的研究主要关注表面表型，而调控精子生成的潜在机制尚未得到充分阐明。因此，本研究建立了慢性草甘膦暴露的大鼠模型，以探讨其对精子生成过程中男性生殖健康的影响。总体而言，该研究通过阐明高尔基体氧化损伤介导的精子生成障碍，为环境污染物与男性生殖健康之间的关联提供了新的见解。
试剂和抗体
草甘膦（GLY，PD20094770）由海南正业生物技术有限公司（中国海南）提供。普瑞兰（Pu，P111269）购自Aladdin（中国上海）。抗体使用和稀释比的详细信息见附录A表S1。
动物实验
动物实验获得了山东农业大学实验动物伦理委员会的批准（SDAUA-2023-087）。实验所用四周大的健康雄性Sprague-Dawley大鼠购自Vital River Laboratory Animal
慢性草甘膦暴露会导致大鼠精子质量下降
本研究建立了慢性饮食草甘膦暴露的大鼠模型，以探讨其生殖毒性（图2a）。如图2b所示，各组之间的体重没有显著差异（p > 0.05）。此外，不同剂量的草甘膦对大鼠的每周体重增加和食物摄入量均无显著影响（附录A图S1）。采用GC-MS/MS方法分析大鼠睾丸中的草甘膦含量，结果显示草甘膦残留物仅存在于睾丸中
讨论
近年来，全球生育率的下降引发了人们对环境污染物对生殖健康不良影响的担忧（Hu等人，2023年；Yang等人，2024年；Zhao等人，2025年）。草甘膦是一种普遍存在的环境污染物，已被确认为一种威胁公共健康的内分泌干扰物（Bai等人，2022年）。我们之前的研究表明，草甘膦暴露会导致公鸡的生殖功能障碍，表现为精子
结论
总之，本研究首次揭示了高尔基体在大鼠顶体生物发生中的关键调控作用，并证实了氧化应激引起的高尔基体损伤是草甘膦导致精子顶体损伤的关键机制（图9）。这些新发现不仅为理解草甘膦对全球公共健康的威胁奠定了可靠的实验基础，还为其他因素引发的男性生殖障碍确定了潜在的治疗靶点
CRediT作者贡献声明
任玉龙：数据整理、正式分析、方法学、初稿撰写。陈凯：方法学、数据整理。邱波：研究、方法学。张海静：正式分析。梁青：正式分析、方法学。王琳：初稿撰写、资金申请。
未引用的参考文献
Li等人，2023年；Wang等人，2022年
CRediT作者贡献声明
任玉龙：初稿撰写、方法学、正式分析、数据整理。陈凯：方法学、数据整理。邱波：方法学、研究。张海静：正式分析。梁青：方法学、正式分析。王琳：初稿撰写、资金申请。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：32573442和32172920）和山东省自然科学基金（编号：ZR2024MC099）的支持。
