CHCHD10在双酚A致精子线粒体氧化磷酸化障碍中的作用及机制研究

BPA is a kind of typical environmental endocrine disruptor which has obvious male reproductive toxicity, but the mechanism is still unclear. It has been confirmed that BPA can affect sperm motility, morphology, and GC-2 cell energy metabolism. We found that CHCHD10 increased obviously both in gene and protein level in our previous study. These results suggest that CHCHD10 may play an important role in sperm mitochondrial oxidative phosphorylation. In this study, we will establish stable CHCHD10 gene silence cell model and BPA exposed models in vivo to investigate the effect and mechanism of CHCHD10 on BPA induced sperm mitochondrial oxidative phosphorylation disorders in mice. This study will provide data for exploring the mechanism of BPA induced male reproductive toxicity and the function of CHCHD in male reproductive system.

BPA作为一种典型的环境内分泌干扰物具有明显的雄性生殖毒性，但其作用机制尚不清楚。本课题前期研究发现BPA可导致精子活力下降、精子线粒体形态改变以及精母细胞线粒体能量代谢障碍。进一步研究发现BPA处理后一个新的线粒体相关蛋白CHCHD10改变最为明显。文献调研证实CHCHD10与线粒体呼吸链复合酶及氧化磷酸化关系密切，提示CHCHD10基因可能在BPA致精子线粒体氧化磷酸化障碍中起重要作用。本项目拟构建CHCHD10基因稳定沉默细胞模型及BPA致雄性生殖毒性小鼠模型，评价BPA对小鼠精子氧化磷酸化通路的影响，分析CHCHD10在BPA致小鼠精子线粒体氧化磷酸化通路障碍中的作用，并初步探讨BPA对CHCHD10基因的调控机制，为下一步深入研究CHCHD10在BPA所致雄性生殖毒性中的作用及分子机制提供实验依据。

双酚A（Bisphenol A, BPA）作为一种典型的环境内分泌干扰物具有明显的雄性生殖毒性，但其作用机制仍然不十分明确。前期研究发现BPA导致的生精细胞/精子线粒体能量代谢障碍及功能异常可能与影响生精细胞/精子线粒体氧化磷酸化有关，CHCHD10基因可能在BPA致生精细胞/精子线粒体氧化磷酸化障碍中起重要作用，但该基因的生物学功能及其在BPA诱导的雄性生殖损伤中的作用及机制尚不清楚。本项目通过构建BPA染毒小鼠精母细胞（GC-2）体外模型及CHCHD10基因干扰细胞模型，评价了BPA对GC-2细胞线粒体氧化磷酸化的影响，探讨了CHCHD10在BPA诱导的GC-2细胞线粒体氧化磷酸化通路障碍中的作用及分子机制，并通过构建低剂量BPA染毒小鼠体内生殖损伤模型，在体内评价体系中验证了BPA对小鼠精子氧化磷酸化通路的影响，分析了CHCHD10在BPA致小鼠雄性生殖损伤中的作用。初步探讨了BPA对CHCHD10基因的转录调控机制并分析了CHCHD10基因表达与人群精液质量的相关性。研究结果表明：（1）BPA具有线粒体毒性，可以通过影响线粒体呼吸链及线粒体融合分裂关键基因及蛋白的表达导致GC-2细胞线粒体形态异常及氧化磷酸化功能障碍；（2）首次发现CHCHD10基因具有参与线粒体融合分裂调控的新功能；（3）CHCHD10不仅可以通过作用于线粒体呼吸链参与BPA诱导的小鼠精母细胞线粒体氧化磷酸化障碍，而且可以通过影响线粒体融合分裂导致GC-2细胞线粒体能量代谢功能异常；（4）动物体内研究证实低剂量BPA暴露可以影响线粒体呼吸链相关基因的表达，导致小鼠附睾精子运动能力下降。小鼠睾丸组织中CHCHD10的蛋白水平与BPA的暴露水平呈正相关，与小鼠精子运动能力呈负相关；（5）BPA可能通过AP-1及Egr-3转录调控CHCHD10基因的表达；（6）人群研究表明CHCHD10表达与快速前进精子比例及精子密度和精子总数均呈负相关，提示CHCHD10是精子质量下降的敏感指标。我们的研究为深入了解CHCHD10基因的功能及BPA致雄性生殖毒性的作用机制提供了基础资料，为重新制定新的BPA安全剂量标准提供了实验依据，对于阐明BPA的健康危害、开展合理的危险性评估以及防护具有一定的现实意义。