壬基酚暴露与代谢酶易感谱对精子生成障碍的交互作用及其分子机制

Nonylphenol (NP), a kind of important environmental phenolic pollutants with strong endocrine disrupting activities, can affect reproductive and endocrine functions of human beings and animals. Non-occupational exposure can be detected with high NP levels. Our preliminary work indicated the relationship between NP level and spermatogenesis failure, together with its interactions with special metabolic enzymes. To clarify the interactions between NP-exposure level and metabolic enzymes susceptibility spectrum (MetabE-SNPs) on spermatogenesis as well as its potential molecular mechanism, we select NP representative 4-n-NP as target chemical and MetabE-SNPs from azoospermia-Genome Wide Association Study (GWAS) as susceptibility biomarkers, to comprehensively analyze and verify the model and strength of the interactions between 4-n-NP exposure and MetabE-SNPs in adult Han Chinese based on population-based study with large sample size. In combination with the rhesus toxicology experiment and in vitro test, we dedicate to clarify the inner relationship among 4-n-NP, metabolic enzymes and MetabE-SNPs. Finally, by setting up fixed-point mutations model, we will confirm the interactions by factorial design contamination, and then provide the evidence for high-risk group screening and further risk assessment of NP-exposure.

壬基酚（NP）作为一种重要环境酚类污染物，具有较强内分泌干扰活性，可影响人类和动物的生殖内分泌功能，普通人群即可检出较高暴露水平。项目组预实验发现男性壬基酚暴露水平与精子生成障碍显著相关，且存在与某些代谢酶的交互作用。为阐明壬基酚暴露水平与代谢酶易感谱（MetabE-SNPs）对精子生成障碍可产生何种交互作用及其潜在分子机制，本研究拟从大样本人群研究出发，以代表性壬基酚4-n-NP为靶标化学物，以基于无精子症全基因组关联研究筛选的MetabE-SNPs为易感标志，综合分析我国成年汉族男性4-n-NP暴露与MetabE-SNPs对精子生成障碍的交互作用模式和强度，并多层次加以验证。同时结合猕猴染毒和体外试验，从不同环节阐述4-n-NP、特征性代谢酶、MetabE-SNPs之间的内在联系。最后通过构建定点突变模型，析因设计染毒确认该交互作用，从而为壬基酚暴露的高危人群筛选和危险度评估提供依据。

酚类物质是环境中分布较广的一类内分泌干扰化学物，可影响人类和动物的生殖内分泌功能。项目组预实验发现男性壬基酚暴露水平与精子生成障碍显著相关，且存在与某些代谢酶的交互作用，为阐明两者对精子生成障碍产生何种交互作用及其潜在的分子机制，研究从大样本人群研究出发，以代表性酚类为靶标化学物，以MetabE-SNPs为易感标志，综合分析我国成年汉族男性酚类暴露与MetabE-SNPs对精子生成障碍的交互作用模式和强度，结合猕猴染毒和体外试验，从不同环节阐述4-n-NP、特征性代谢酶、MetabE-SNPs之间的内在联系。目前，1. 建立完善的酚类内暴露分析方法，发现BPA、4-t-OP、4-t-NP等暴露可增加罹患男性不育和精子生成障碍的风险。2.选取了代谢酶及生精相关的通路共计2万多个SNPs，并逐步筛选确定了MetabE-SNPs。3. 利用自主研发的交互作用分析软件进行了交互作用的分析，发现较高水平的4-t-OP暴露联合CYP2C9 rs4918758、CYP2C19 rs4986894及CYP1B1 rs1042389多态会增加罹患男性不育和精子生成障碍的风险，而较低水平的SEC代谢率联合CYP2B6 rs1042389、CYP1A1 rs1048943及NAT2 rs1799931多态也会增加相应风险。4.通过环境酚类物质暴露与Y染色体单倍体的交互作用分析，发现Y-hg O3*的人群能够在一定程度上适应4-n-OP暴露造成的生精损伤。5. 开展了机制研究，发现双酚A暴露影响了睾丸n-6不饱和脂肪酸的代谢，导致了DNA甲基化损伤和广泛的蛋白降解。低剂量4-t-OP暴露导致生殖细胞线粒体膜电位上升，凋亡下降。高脂饮食诱导的肥胖小鼠低剂量双酚A长期染毒实验发现双酚A与肥胖交互作用对精子总数和精子活率的影响存在统计学意义。成年雄猴以烷基酚饲喂长期染毒，发现低剂量辛基酚暴露损伤生精上皮，剂量依赖地降低精子顶体完整率，并有降低精子活力的趋势。6. 对部分SNPs进行了生物信息学预测，并构建报告基因载体，进行细胞学功能验证。项目实施以来，已发表相关SCI文章10篇，获得国家发明专利4项。获得国家科技进步奖二等奖1项。以此为契机，建立了大样本前瞻性出生队列，获得国家重点研发计划课题1项，国家自然科学基金重点项目1项，负责国家出生队列的标准制定和质控。