植物雌激素对男性生殖能力的影响及机制研究

The effect of environmental endocrine disruptors (EDCs) on male reproductive health has raised worldwide concern, but the effect of phytoestrogens, as one class of typical EDCs, on male reproductive health has not attracted enough attentions. Due to the ubiquitous occurrence in food and environment, human exposure to phytoestrogens is much higher than that of most environmental EDCs, such as bisphenol A. However, the studies on the effects and mechanisms of phytoestrogens on male reproductive damage are scarce. The present study would be conducted as follows: (1) firstly, a case-control population of male infertility was established to study the correlation between sperm phytoestrogen levels and male reproductive damage; (2) secondly, on the basis of the epidemiology study, 1~2 phytoestrogens which are closely related to the male reproductive damage are chosen to construct a rat exposure model, to clarify the effects of low-dose, long-term exposure on male semen quality and reproductive outcomes, and to explore the potential mechanism by interfering with steroid hormone synthesis pathways. (3) finally, a molecular epidemiological study on male reproductive damage caused by phytoestrogen exposure would be conducted to explore the relationships between phytoestrogen levels and hormone- or enzyme mRNA levels related to steroid hormone synthesis pathways, and to perform animal outcomes on populations.

环境内分泌干扰物质（EDCs）对男性生殖健康的影响是国内外关注的热点问题，但作为典型EDCs的植物雌激素对男性生殖健康的影响还没有引起人们足够重视。由于植物雌激素在食物及环境中广泛存在，人群对植物雌激素的暴露量非常高，远高于双酚A等常见环境EDCs，但其对男性生殖能力的影响及作用机制的研究非常缺乏。本项目首先通过建立男性不育的病例对照人群，以10种典型植物雌激素为目标物质，研究精液植物雌激素水平与男性生殖损害的相关性；其次，选择人群研究中与男性生殖损伤最密切相关的1~2种植物雌激素，构建其大鼠暴露模型，明确其低剂量、长期暴露下对雄性精液质量及生殖结局的影响，并探究其是否能通过干扰类固醇激素合成通路相关激素或酶mRNA水平造成雄性生殖损害；最后，开展植物雌激素暴露致男性生殖损伤的分子流行病学研究，探索植物雌激素水平与类固醇激素合成通路相关激素或酶mRNA水平的相关性，对动物结果进行人群验证。

植物雌激素是一类由植物产生的、具有类似于雌激素效应的化学物质。人群尿液中植物雌激素的水平远高于许多常见环境污染物，但其对雄性生殖健康的影响及可能作用机制的研究还很有限。本项目以10种典型植物雌激素为目标物质，首先在少量人群中比较了这些物质在精液和尿液中的分布特征，发现所有物质均可在精液中检出；但仅肠二醇、肠内酯和雌马酚在不同样本间有一定的弱相关，其他物质均不相关。随后，分别以精液和尿液水平作为暴露评估指标，在大样本人群中探究其与精液质量的关系，发现精液开环异落叶松树脂酚（SEC）与较低的精子浓度、精子总数和总活动率显著相关（p < 0.05），而尿液SEC与精子浓度呈弱负相关（p =0.07），提示SEC可能与精子数量降低有关。本项目发现多种精浆类固醇激素与精液质量参数相关：精浆5α-二氢睾酮（DHT）和17α-羟基孕烯醇酮（HPGL）与多数精液指标正相关；雄烯二酮（ADD）与精子活力参数负相关；睾酮（TTR）和17α-羟基孕酮（HPGT）与精子数量参数正相关。随后，我们进一步分析了精浆植物雌激素和类固醇激素之间的关联，发现精浆SEC与多种精浆激素（DHEA、ADD、TTR、HPGL、PGL、HPGT）相关，而精浆DHEA与多种植物雌激素（GEN、DAI、SEC、EQU、END、NAR）显著正相关。结合前期结论，发现SEC与精子数量的关联可能与性激素合成通路上的ADD和HPGL有关；此外，SEC的效应可能与DHEA存在一定的关联。为了进一步验证相关推测，采用成年C57BL/6小鼠对SEC和GEN两种标准物质进行暴露实验，发现第42天后，SEC高暴露组（100 mg/kg/d）血液中DHEA水平显著高于对照组，而其他激素均无差异。本项目在人群和动物方面初步揭示了典型植物雌激素可能干扰性激素合成通路的作用机理，为系统评价植物雌激素的健康风险提供毒理和流行病学基础。