未分化精原細胞（Undiff-SPG）在維持精子持續發生中起關鍵作用。然而，尚不清楚母體暴露于納米塑料對后代Undiff-SPG的毒性作用和分子機制。

2025年1月10日，上海交通大學李新紅團隊在ACS Nano在線發表題為“Maternal Exposure to Polystyrene Nanoplastics Disrupts Spermatogenesis in Mouse Offspring by Inducing Prdm14 Overexpression in Undifferentiated Spermatogonia”的研究論文，該研究利用多組學聯合細胞形態學方法來探索聚苯乙烯納米塑料（PS-NPs）對小鼠母體暴露后后代Undiff-SPG的生殖毒性和機制。結果表明，PS-NPs通過母體暴露降低了后代雄性小鼠的睪酮水平，降低了精子濃度和質量。此外，PS-NPs可以進入后代Undiff-SPG，增加ROS水平，并降低Undiff-SPG的活力。

轉錄組學和蛋白質組學分析結果表明，PS-NPs通過增加Tnfsf18/Nlrp6的表達引起后代雄性小鼠Undiff-SPG炎癥。從機制上講，炎癥誘導Undiff-SPG中轉錄因子Prdm14的過表達，從而抑制Ccdc33和Tcirg1的表達。此外，PS-NPs通過抑制Osbp2/Zcwpw1/Dhps表達來破壞后代精子發生。此外，PS-NPs通過降低Igbp1/Gabarapl2的表達來降低Undiff-SPG自噬通量。總之，母體暴露于PS-NPs會導致后代的Undiff-SPG發生炎癥，從而導致Prdm14過表達，破壞精子發生和正常自噬。

塑料在日常生活中用途廣泛。據悉，2017年自然環境中積累了約5億噸廢塑料。進入自然環境的塑料降解為微塑料（MPs，<5μm）或納米塑料（NPs，<100nm），在生態系統中無處不在，人類每年攝入約50,000個塑料顆粒，相當于每人每周食用5毫克塑料。塑料包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS），其中PS是使用最廣泛的塑料，而聚苯乙烯納米塑料（PS-NPs）是研究生理影響的模型顆粒。

大量研究表明，PS-NPs可以被人體細胞吸收，對健康構成潛在風險。如PS-NPs降低了人真皮成纖維細胞和Caco-2細胞的細胞活力，PS-NPs增加了人肺泡A549細胞、Hela細胞和膠質母細胞瘤細胞中促炎細胞因子的水平。研究證實，納米塑料可以通過母系遺傳給后代。產婦接觸納米塑料會損害臍血流動，胎盤功能異常導致不良妊娠。此外，小鼠母體接觸PS-NPs導致后代睪丸氧化損傷。同樣，在懷孕和哺乳期間接觸PS-NPs會導致肝脂肪變性并最終導致后代出現抗焦慮樣行為缺陷。因此，PS-NPs可在母體暴露后對后代造成睪丸、肝臟和腦毒性，但尚不清楚其潛在機制。

圖1 母體暴露后F-PS-NP在后代雄性小鼠體內積累（摘自ACS Nano）

睪丸是精子發生的重要器官，通過產生單倍體精子來確保雄性生殖的延續。這個過程會產生受精所需的雄性配子，對于遺傳信息的傳遞至關重要。精子發生包括三個連續階段：未分化精原細胞（Undiff-SPG）增殖和分化、精母細胞減數分裂和精子發生。精子發生的維持依賴于Undiff-SPG的能力，其具有自我更新和分化以產生成熟精子的能力。因此，接觸污染物等導致Undiff-SPG損傷的因素，可能會在精子發生的早期階段干擾精子的產生和發育，從而導致男性不育。已有研究發現，暴露于鄰苯二甲酸鹽會損害精原細胞的增殖和活力，并破壞精子發生。此外，馬兜鈴酸I（AAI）促進Undiff-SPG細胞凋亡并抑制自噬。PS-NPs可破壞成年雄性小鼠的精子發生，但仍不明確母體暴露于PS-NPs對后代Undiff-SPG和精子發生的影響。

Prdm14是一種具有PR結構域的調節因子，在干細胞和原始生殖細胞（PGC）中表達，在哺乳動物的生殖系統中發揮著特異性作用。Prdm14在表觀遺傳重編程和干細胞干性維持中起重要作用，而Prdm14的缺失會導致小鼠生殖細胞缺乏和不育。此外，Prdm14參與鞭毛狀精子運動并調節與精母細胞發育相關的基因的表達，但Prdm14在Undiff-SPG中的功能和調節精子發生的機制仍難以捉摸。

圖2 后代雄性小鼠母體暴露于PS-NPs的生殖毒性（摘自ACS Nano ）

作者重點研究了母體暴露后雄性后PS-NPs在Undiff-SPG中的毒性和分子機制。該研究測量了睪丸激素水平、抗氧化能力和精子質量，以評估PS-NPs對睪丸發育的影響。通過整合轉錄組學和蛋白質組學分析，分析了PS-NPs如何破壞Undiff-SPG中的精子發生。上述發現揭示了母體PS-NP暴露對Undiff-SPG有害生理影響的新內容，有助于全面評估PS-NP給人類帶來的風險。

參考消息：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c10701