《Food Research International》：Cordycepin-mediated protection against bisphenol A–induced male reproductive toxicity via PI3K/mTOR/HIF-1α signaling
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环境内分泌干扰物双酚A（BPA）可显著降低雄性小鼠血清睾酮水平、精子数量及精子畸形率，并导致睾丸组织病理学损伤。本研究通过生理、组织学、代谢组学、菌群相关分析及分子机制探讨，发现冬虫夏草素可剂量依赖性逆转BPA诱导的睾酮水平下降（最高+118%），改善精子密度与形态，恢复生精小管厚度（+36.7%），并通过抑制PI3K/mTOR/HIF-1α信号通路介导的氧化应激与脂代谢紊乱实现保护。同时，菌群分析显示冬虫夏草素上调了与生殖功能相关的乳杆菌和拟杆菌丰度。
杨文娟|郭江|帅朝瑞|韩帅|景旭光|龙辉|李楠|赵艳妮|龚萍|郭玉喜
陕西科技大学食品科学与工程学院，中国西安710021
摘要
环境内分泌干扰物，如双酚A（BPA），对男性生殖健康构成重大威胁。从Cordyceps militaris中提取的生物活性核苷——虫草素，具有抗氧化和生物调节作用；然而，其对BPA诱导的生殖毒性的保护作用仍不完全清楚。本研究通过生理学、组织学、代谢组学、微生物群相关和分子分析，探讨了虫草素在暴露于BPA的雄性小鼠中的保护作用。BPA暴露显著降低了平均血清睾酮水平（-59.3%）、精子数量（-49.2%）和睾丸指数（-28.1%），并增加了精子异常率（+72.4%）。虫草素给药剂量依赖性地恢复了平均睾酮水平（相比BPA增加了+118%），改善了精子密度和形态，并恢复了生精上皮厚度（+36.7%）。在分子水平上，虫草素减弱了BPA对PI3K、mTOR和HIF-1α表达的抑制作用，这种抑制作用在mRNA和蛋白质水平上都得到了体现。代谢组学分析显示，BPA干扰的代谢物（包括丝氨酸、甘氨酸和L-缬氨酸）恢复正常。肠道微生物群分析表明，虫草素增加了有益菌属Ruminococcus和Bacteroides的丰度，这与生殖参数呈正相关。体外实验进一步证实，虫草素通过激活PI3K/mTOR/HIF-1α信号通路发挥其保护作用。总体而言，虫草素通过恢复内分泌平衡、改善精子质量和睾丸结构以及调节代谢和微生物稳态，有效缓解了BPA引起的男性生殖毒性。
引言
过去几十年里，全球不孕症的发病率显著增加。与此同时，精子质量和卵子数量也有所下降（Feng等人，2025；Tiegs等人，2019）。越来越多的证据表明，接触内分泌干扰化学物质（EDCs），如双酚A（BPA），是导致这一趋势的原因之一（Matuszczak等人，2019）。BPA是聚碳酸酯塑料和环氧树脂的常见成分，因此在消费品和环境中普遍存在。工业排放和材料降解导致水、土壤和食物中的BPA含量可检测到（Presunto等人，2023）。生物监测研究一致显示，全球大多数人的尿液中都能检测到BPA（Li等人，2021）。BPA也存在于血清和精液样本中（Castellini等人，2022），这引发了对其对男性生殖健康影响的担忧（Ahmad等人，2024）。
BPA具有微弱的雌激素活性和抗雄激素活性，能够与雌激素受体和雄激素受体结合，从而干扰下丘脑-垂体-性腺轴（Barbagallo等人，2020）。这种激素失衡可能损害睾酮合成，干扰精子发生，并引起睾丸组织病理变化（Li等人，2025）。精子异常和生殖细胞凋亡也与BPA暴露有关，这凸显了其生殖毒性的复杂性。值得注意的是，在受BPA影响的信号通路中，PI3K/AKT/mTOR通路在调节精子发生细胞增殖、睾丸自噬和内分泌功能方面起着核心作用（Dong等人，2023），尤其是在外源性物质引起的内分泌干扰中（Deng等人，2021）。此外，HIF-1α是一种由mTOR调控的关键转录因子，在睾丸缺氧和代谢应激下被激活（Dodd等人，2015），这加剧了BPA引起的血睾屏障破坏和缺氧损伤（Modica等人，2023；Thacharodi等人，2023；Zhao等人，2023）。尽管有这些发现，但在BPA诱导的压力下，氧化代谢、脂质稳态和PI3K/mTOR/HIF-1α信号通路之间的动态相互作用仍不充分了解。
虫草素是从Cordyceps militaris中提取的天然腺苷类似物，具有较高的口服生物利用度和良好的安全性（Kontogiannatos等人，2021；Radhi等人，2021）。先前的研究已证明其具有抗炎（Tan等人，2021）、抗氧化（Zhu等人，2020）、抗肿瘤（Khan & Tania，2023）、抗抑郁（Gong等人，2025）和调节能量代谢的特性（Sun等人，2025）。值得注意的是，虫草素可以缓解与年龄相关的氧化应激（Ramesh等人，2012），通过PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制炎症，并通过调节AMPK活性来调控HIF-1α表达（Wu等人，2014）。此外，虫草素在睾丸损伤模型中能够改善精子发生并保持血睾屏障的完整性（Huang等人，2022）。尽管有这些积极效果，但虫草素在缓解BPA引起的男性生殖毒性和调节PI3K/mTOR/HIF-1α信号通路方面的作用尚未得到充分研究。新兴证据表明，肠道-睾丸轴在调节男性生殖功能中起重要作用，肠道微生物群组成的改变可能影响全身代谢、激素平衡和睾丸功能（Dong等人，2023）。因此，探索虫草素是否调节肠道微生物群可能为其对抗BPA引起的生殖毒性的保护作用提供额外见解。
本研究建立了雄性小鼠长期暴露于BPA的模型，以评估虫草素对精子质量、性激素水平和睾丸组织学的保护作用。此外，还利用整合的转录组学和代谢组学分析，研究了虫草素通过PI3K/mTOR/HIF-1α信号通路调节氧化代谢、细胞凋亡和脂质稳态的作用。这些发现可能为基于天然产物的干预措施提供机制上的见解，以减轻环境引起的生殖毒性，并确定潜在的目标来减轻内分泌干扰物的不良影响。
实验部分
动物和试剂
实验所用雄性KM小鼠（6周龄，20±2克）来自西安医学院实验动物中心（中国西安）。所有动物实验均获得了西安医学院机构动物护理和使用委员会的批准（XYLS2025141）。小鼠被饲养在标准SPF设施中，环境条件受控（25±1°C，55±5%相对湿度，12小时光照/12小时黑暗周期），并可自由摄取食物和水。小鼠已适应这些条件
虫草素抑制BPA引起的体重增加和性腺系数下降
治疗42天后，BPA组的体重增加显著低于CON组（9.79±0.16克 vs 14.56±0.36克，p<0.001）。虫草素以剂量依赖的方式逆转了这一下降：BPA + L-COR组（11.62±0.39克），BPA + M-COR组（12.12±0.71克，p<0.05），BPA + H-COR组（13.33±0.60克，p<0.01）。COR组（14.96±0.56克）与CON组之间没有显著差异，表明虫草素单独使用不会影响体重增加
讨论
BPA是一种普遍存在的内分泌干扰化合物，已知会通过氧化应激、激素紊乱和生殖腺结构损伤等机制损害男性生殖功能（Hunge等人，2021；Mondal & Bandyopadhyay，2021；Tarafdar等人，2022）。在本研究中，长期BPA暴露显著破坏了睾丸和附睾的结构，表现为生精上皮厚度减少，生精小管变小
结论
本研究提供了新的机制见解，揭示了强效内分泌干扰物（如BPA）如何损害男性生殖健康，从而突出了虫草素作为天然保护剂的干预潜力。通过整合组织学、分子、代谢和微生物分析，建立了一个多层次框架，展示了虫草素如何调节宿主信号通路和微环境平衡，以对抗BPA引起的生殖毒性。
作者贡献声明
杨文娟：撰写——原始草稿，研究，资金获取。郭江：数据可视化，方法学，研究。帅朝瑞：数据验证，研究。韩帅：软件使用，数据管理。景旭光：软件使用，数据管理。龙辉：数据验证，研究。李楠：资源获取，项目管理，概念构思。赵艳妮：研究，正式分析。龚萍：撰写——审稿与编辑，监督。郭玉喜：撰写——审稿与编辑，监督。
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
本工作部分得到了陕西省关键产业链项目（2024NC-ZDCYL-04-14，2024NC-ZDCYL-04-30）、渭阳市科技局项目（202416）、广西农业资源化学与生物技术重点实验室（2024KF06）、陕西省关键项目——核心技术突破-社会发展领域（2024SF-GJHX-08）以及陕西省关键项目——核心技术突破-
