
近日,公共卫生学院汪一心研究团队(Reproductive & Environmental Nexus for Extended Wellness,RENEW Lab)与华中科技大学梅素容教授课题组合作,基于自主建立的前瞻性精子库男性队列(N=1385),探究了精子发育不同阶段多种有机磷酸酯(Organophosphate Esters,OPEs)阻燃剂单独与联合暴露对男性精液质量的影响,以及精子线粒体DNA拷贝数的中介作用。结果发现,不同种类OPEs阻燃剂单独与联合暴露影响男性精子活力、密度、总数、正常形态率和精子线粒体DNA拷贝数,且精子发育处于附睾储存期对OPEs阻燃剂的暴露最为敏感。中介分析结果提示精子细胞线粒体DNA拷贝数在OPEs阻燃剂暴露致精子发育受损中起到了重要的介导作用。上述研究发现为OPEs阻燃剂的生殖健康风险评估提供了重要科学依据,成果在线发表在环境科学领域高水平期刊Environ Sci & Technol。

全球约有17.5%的夫妇面临不孕困扰,其中约50%与男性精液质量相关。过去半个世纪(1973-2018),全球男性精子密度和总数分别下降了51.6%和62.3%。越来越多的证据表明,环境污染是导致男性精液质量短期内急剧下降的重要原因之一。OPEs阻燃剂是一类常见的增塑剂和阻燃剂,广泛用于家具、涂料、塑料、橡胶、造纸等工业生产中。中国是全球OPEs阻燃剂生产和使用的主要国家。OPEs阻燃剂可通过皮肤接触、吸入和消化道等多种途径进入人体。大量毒理学研究发现OPEs阻燃剂具有雄性生殖毒性,但相关人群流行病学研究较为匮乏,且存在诸多不足,如横断面设计、暴露评估不够全面和精准(单次、有限种类的OPEs阻燃剂测定)、研究结果外推性差(大多招募辅助生殖门诊男性)、暴露风险敏感窗口期不明(未考虑精子发育不同阶段的暴露敏感性差异)、机制研究匮乏等。为克服上述局限性,此研究以1385名非门诊健康育龄捐精筛查男性为研究对象,采用前瞻性设计,重复测定了基线和随访期间尿中9种OPEs阻燃剂代谢物浓度(3550人次)和精液质量参数(6466人次)。利用捐精筛查人群定期随访的优势(随访180天),分析了精子发育不同阶段(附睾存储期、获得前向运动能力期、减数分裂期及精原细胞发生期)多种OPEs阻燃剂单独与混合暴露对精液质量影响,并探索了精子线粒体DNA拷贝数的中介作用。

校正年龄、BMI、吸烟史、饮酒史、教育背景、个人收入、禁欲时间、采样季节和尿肌酐浓度后,混合线性模型结果显示尿DPHP浓度每升高一倍,精子密度减少3.81%(95% CI:-6.31%,-1.24%)、精子总数减少4.07%(95% CI:-7.21%,-0.76%)、精子前向活动力降低0.55(95% CI:-0.93,-0.17)、精子总活力降低0.54(95% CI:-0.91,-0.17);尿BBOEP浓度每升高一倍,精子密度减少3.61%(95% CI:-5.53%,-1.58%)、精子总数减少5.13%(95% CI:-7.53%,-2.67%)、精液体积降低1.65%(95% CI:-3.07%,-0.28%)。同时,还观察到尿DoCP & DpCP浓度与精子密度和总数呈负相关。

Mutiple informant models分析显示,精子发育处于附睾储存期对DPHP、BBOEP、DoCP & DpCP的暴露水平最为敏感。 BKMR模型分析结果显示,以7种OPEs阻燃剂代谢物均处在第50百分位为参照(附睾储存期),随着尿OPEs阻燃剂代谢物浓度的增高,精子密度和总数均呈显著下降趋势。其中,DoCP & DpCP和BBOEP是对精子发育受损影响贡献最大的两类物质。中介分析结果显示,精子mtDNAcn在尿BBOEP暴露与精子密度和精子总数之间的负相关中起到了介导作用,中介比例分别67.7%和52.5%,提示OPEs阻燃剂暴露可能通过影响精子线粒体DNA拷贝数,进而损害精液质量。
304am永利集团官网公共卫生学院副院长/环境与健康系主任汪一心研究员、华中科技大学同济304am永利集团官网梅素容教授为本文通讯作者,李雅萍博士为本文独立一作。其他参与作者包括304am永利集团官网公共卫生学院刘翀助理研究员、华中科技大学潘安教授、西班牙格拉纳达公立大学Vicente Mustieles研究员、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院Carmen Messerlian教授和张羽博士、埃默里大学Audrey J. Gaskins教授、福建医科大学陈亨贵副教授、广东药科大学陈颖君副教授和湖北省人类精子库孟天庆主任。本研究得到国家科学基金面上项目资助。