DTSF1/miR-125a-3p/Fstl3作用通路在孕期DBP暴露致传代生精障碍中的作用及其机制

Plasticizer dibutyl phthalate (DBP) is widely present in the human production and daily life, which is recognized as an important environmental pollutant. Our previous studies found that exposure of prenatal DBP during pregnancy can cause progeny (F1-F3 generation) impaired spermatogenesis and reduce the number of Sertoli cells. By combining multiple omics studies, it reveals that lncRNA-AABR06030998.1 (DBP-induced Transgenerational Spermatogenic Failure lncRNA 1, DTSF1) may act as ceRNA participant in the regulation of miR-125-3p/Fstl3 pathway, however mechanism is not clear. Based on our previous work, the project is planned to explore the role of DTSF1/miR-125-3p/Fstl3 pathway in transgenerational spermatogenesis disorders caused by prenatal DBP exposure. By taking advantage of the in vitro cultured rat primary Sertoli cells, we are aiming to investigate the regulation mechanism of the DTSF1/miR-125-3p/Fstl3 pathway. Furthermore, we intend to reveal the important role of DTSF1 in prenatal DBP exposure induced transgenerational spermatogenesis disorders via the in vivo experiments in rats. This project will provide theoretical basis for reducing the potential transgenerational harm to the offsprings of DBP exposure and make contributions to human reproductive health.

增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）广泛存在于人类生产和日常生活中，是目前公认的重要环境污染物。项目组前期研究发现孕期DBP暴露可导致子代（F1-F3代）生精障碍和睾丸支持细胞数量减少，采用多组学联合分析发现lncRNA-AABR06030998.1（DTSF1）可作为ceRNA参与miR-125-3p/Fstl3作用通路的调控而在该过程中发挥作用，但其作用机制尚不明确。本项目拟以前期构建的孕期DBP染毒传代效应大鼠为模型，探讨DTSF1/miR-125-3p/Fstl3作用通路在孕期DBP暴露致传代生精障碍中的作用；通过体外原代培养大鼠睾丸支持细胞实验，明确该作用通路关键因子的调控机制；通过整体动物干预实验进一步验证DTSF1在孕期DBP暴露致传代生精障碍中的作用。本项目的圆满实施可为有效减少DBP引起的传代生殖危害提供理论依据，为提高人口质量、促进人类生殖健康作出贡献。

作为一种典型的EDCs，邻苯二甲酸二丁酯（DBP）广泛存在于人类日常生活和生产中，是目前公认的重要环境污染物。已有研究显示，DBP对雄性生殖系统的发育及功能具有明显的干扰作用，但是否具有传代效应及其相关机制目前尚不清楚。本项目应用表观遗传学、代谢组学、转录组学、生物信息学以及分子生物学等研究手段和方法，筛选和鉴定孕期DBP暴露致雄性子代生殖内分泌毒性的传代效应的关键环节与靶点、阐明其作用模式与分子机制。研究发现孕期DBP暴露可引起雄性后代（F1-F3代）生精障碍传代效应，子代血清激素水平发生了显著改变，精子的数量、活力和睾丸支持细胞数量显著降低。在染毒组F3代睾丸组织中，DNA甲基化模式出现异常改变，总体DNA甲基化水平显著降低，异常甲基化的基因主要富集在代谢相关通路。F3代睾丸组织转录组学分析结果显示，异常表达的基因主要富集于精子生成相关通路中，该通路中的基因仅有Fstl3基因在染毒组F1-F3代睾丸组织中均表达上调。在大鼠睾丸支持细胞株（RTSC）中过表达Fstl3，细胞增殖水平显著下降，细胞阻滞于S期和G2/M期；在大鼠睾丸间质细胞株（R2C）中过表达Fstl3可引起细胞坏死水平增加，睾酮分泌水平显著下降；研究发现miR-125a-3p可与Fstl3 3’UTR（1579-1588）特异性结合。在RTSC中抑制miR-125a-3p，细胞凋亡显著增加，细胞阻滞于G1期；在R2C中抑制miR-125a-3p，睾酮分泌水平显著下降。通过RNA-seq数据及生物信息学进行分析，发现有5个异常表达的lncRNAs其miRNA响应元件为miR-125a-3p。进一步分析发现，仅有lncRNA-DTSF1在F3代大鼠的睾丸组织中表达上调，且DTSF1与miR-125a-3p的表达呈负相关。DTSF1在睾丸支持细胞、间质细胞及睾丸组织中均主要分布于细胞质中，符合其发挥ceRNA功能的基本条件。RTSC中过表达DTSF1，细胞活力降低，细胞阻滞于S和G2/M期；在R2C中过表达DTSF1，细胞阻滞于S和G2/M期。综上所述，DTSF1/miR-125a-3p/Fstl3作用通路在孕期DBP暴露致精子生成障碍传代效应中发挥重要作用，该项目研究成果可为DBP的危险度分析和安全性评价，严格控制DBP的生产和科学使用提供理论依据。