环境激素硫丹对小鼠睾丸生精细胞的损伤及其机制研究

硫丹已被提名为持久性有机污染物(POPs)，对环境和人类健康已构成威胁。它能引发生殖毒性，但其作用机制尚不清楚。本研究拟探讨DNA氧化损伤和能量代谢与硫丹所致的小鼠生精细胞损伤、增殖和凋亡的关系，确定硫丹所致的氧化应激是否通过DNA损伤和能量代谢发挥毒性作用；进一步研究硫丹对PKC介导的细胞周期正向调控通路MAPKs/MEK1/2与负向调控通路CKI/ p21/p27及其下游的Cyclin和CDK的影响，探讨PKC信号通路与凋亡因子Caspase-3、8、9/Bcl-2/Bax之间的关系，阐明PKC信号通路对硫丹染毒小鼠生精细胞减数分裂周期和凋亡的调控作用；探讨硫丹对AhR及其靶基因CYP4501A1的影响及其与凋亡因子之间的关系，阐明它们在硫丹所致细胞凋亡中的作用，揭示硫丹生殖毒性的作用机制。这为进一步研究其毒性奠定基础，为人男性生殖能力下降的诊断和治疗，将提供了一个全新的思路。

硫丹（endosulfan）是一种广谱有机氯杀虫剂，是有机氯杀虫剂中残留浓度最高的品种之一，目前已被列入持久性有机污染物。它在全球环境中广泛存在，对环境、动物和人类存在严重威胁。本研究探讨了硫丹染毒对小鼠生精细胞的损害作用，并从DNA损伤、能量代谢、细胞周期调控信号通路、减数分裂过程的调控因子以及生精细胞的凋亡途径等方面，探讨了硫丹雄性生殖毒性的毒作用机制。结果发现，硫丹可导致小鼠睾丸组织结构和超微结构损伤，引起精子数量和质量下降，导致生精细胞和精子DNA和线粒体结构损伤，引起ATP水平下降；损伤细胞微丝和微管，抑制PKC-α–RAF-1–MEK1/2-ERK1/2 信号通路、减数分裂过程启动因子Sohlh1以及 减数分裂过程正向调控因子Cyclin E/CDK2、Cyclin A1/CDK1的表达，促进 PKC-δ–p53–p21cip1–p27kip1信号通路的蛋白表达，使细胞周期阻滞于S期和G2/M期，导致细胞增殖抑制；进一步研究发现，硫丹能明显促进生精细胞凋亡相关因子Fas 、FasL、Bax和细胞色素C的表达，提高Caspase -9、Caspase-8和Caspase -3的活性，但却抑制了抗凋亡因子Bcl-2的表达，引起生精细胞凋亡。此外，硫丹还能降低小鼠睾丸组织雄激素受体（AR）表达和睾酮水平，促进CYP450 1A1表达。这些结果说明，硫丹能引起生精细胞能量代谢障碍，损伤细胞骨架，抑制PKC-α介导的细胞周期正向调控信号通路和减数分裂程调控因子的表达，促进PKC-δ介导的细胞周期负向调控信号通路相关因子的表达，导致细胞周期阻滞，激活线粒体死亡途径和死亡受体途径的细胞凋亡。硫丹很可能一方面通过诱发氧化应激，直接损伤小鼠生精细胞、精子DNA和细胞骨架，导致细胞周期阻滞，激活死亡受体途径和线粒体死亡途径，导致生精细胞凋亡；另一方面，硫丹抑制了细胞周期正向调控信号通路以及减数分裂程调控因子的表达，激活细胞周期负向调控信号通路，从而抑制生精细胞减数分裂过程；硫丹也可能通过PKC介导的通路参与了Caspase依赖的细胞凋亡。上述几方面的共同作用，最终导致精子数量和质量的下降；氧化应激对线粒体和精子尾部结构的直接损伤，导致能量代谢障碍和精子尾部活动能力的下降，可能是精子质量下降的原因之一。此外，硫丹可能通过抗雄激素作用，抑制雄激素分泌，扰乱了生殖内分泌轴的分泌