PM2.5对生殖系统的影响进展（综述）

徐 艳 何嘉悦 丁维俊

随着人类社会的发展，雾霾已成为一种重要的大气污染形式。雾霾是雾和霾的混合物，但主要致病成分是霾，霾的主要成分是空气细颗粒物(PM2.5)，PM2.5被认为是霾的“元凶”[1]，且PM2.5是空气复合型污染最重要的指标[2]。流行病学以及大量毒理学实验研究证实，短期或长期暴露PM2.5将会对机体健康产生广泛的损害效应，引起呼吸系统疾病[3～4]、心血管疾病[5～6]、神经系统疾病[7]等。生殖是生命的基本属性之一，相对于其它系统，PM2.5对生殖系统的毒性研究报导相对较少，本文就PM2.5对模型动物生殖系统、人类胚胎发育的摇篮—胎盘的病理影响，作一综述。

1 PM2.5对雄性小鼠生殖的影响

精子的正常形成有赖于血睾屏障（BTB）的保护，这一屏障主要是由精细管支持细胞—Sertoli细胞之间的缝隙连接、紧密连接而形成。Sertoli细胞不但可为精原细胞提供营养，而且由此形成的屏障可以阻止有毒有害物质进入生精小管，保护生精微环境的安全稳定。研究发现[8]，Cx43蛋白是缝隙连接的主要蛋白，也是缝隙连接最为丰富的蛋白，缺失后不但可以导致精子生成障碍，而且还可导致Sertoli细胞增殖异常，从而破坏血睾的完整性而降低精子质量。严超等[9]检测了大鼠睾丸中表达的Cx43蛋白，结果发现PM2.5暴露后，大鼠睾丸中Cx43蛋白表达明显下降，说明PM2.5可以通过改变血睾屏障的完整性。而改变精子生成的微环境，影响精子的生成以及生成精子的质量。Wei Y等[10]研究则揭示在PM2.5高暴露环境下，雄性小鼠的细胞自噬现象大大地增强，这种增强是基于对活性氧（ROS）的应激反应而产生的，过强的细胞自噬严重破坏了BTB的缝隙连接、紧密连接。Wei Y等[10]的实验结果从另一个方面也揭示了精子质量的降低是由于BTB完整性的破坏，严重者还会导致睾丸组织的损伤，大大降低雄性的生育能力。Liu X等[11]则针对内质网应激反应（ERS）探讨了不同季节（夏季和冬季）PM2.5对SD大鼠生殖细胞和生精组织的毒性作用。结果表明，两个季节的PM2.5都可引起SD大鼠精子活力显著下降，但精子的形成率有显著增加。特别是在高剂量组中，冬季PM2.5对睾丸组织的损伤比其它剂量组的损伤要严重得多。

2 PM2.5对雌性小鼠生殖的影响

Ogliari KS等[12]研究发现，瑞士小鼠产前和产后（到性成熟）PM2.5暴露组卵巢中的原始卵泡的数量显著降低，原始卵泡是与生俱来的，卵巢没有生产原始卵泡的能力，故原始卵泡的数量的下降提示PM2.5降低了卵巢的储备能力，从而降低雌性鼠的生殖潜力，而且这种效应也会增加过早绝经的风险。张丰泉等[13]则发现，PM2.5能明显降低孕鼠体内雌二醇（E2）、孕酮（PROG）、绒毛膜促性腺激素（CG）、黄体生成素（LH）、促卵泡激素（FSH）的分泌水平，由此可见PM2.5能够影响孕鼠体内内分泌激素的分泌水平，进而影响雌鼠的妊娠结局。研究[13]还发现，雌鼠血中各激素水平会随着PM2.5暴露剂量的增大而进一步明显下降，但高剂量组和低剂量组间的激素水平变化无明显差异。梁婧等[14]研究进一步具体揭示是PM2.5表面附着的多环芳烃（PAHs）对大鼠的卵巢细胞产生了明显的损伤作用，从而降低卵巢细胞的活性，同时，PAHs可以诱发卵巢细胞内的氧化应激反应。Detmar J等[15]发现，小剂量的PAHs能引起小鼠胚胎的吸收，从而对胚胎产生生殖毒性。

3 PM2.5对生殖胎盘发育系统的影响

胎盘既是母亲和胎儿之间的生理屏障，又是母婴交换营养和排泄废物的主要器官，胚胎发育对外部环境的改变非常敏感。

3.1 影响胎盘线粒体甲基化 Janssen BG等[16]早期发现，孕期PM2.5暴露会引起整个胎盘组织中的DNA甲基化的改变，随着研究的深入Janssen BG等[17]进一步发现孕期PM2.5暴露会引起胎盘线粒体基因（mtDNA)甲基化水平的下降，尤其是怀孕前三个月，mtDNA甲基化下降的更为明显。DNA甲基化是表观遗传修饰的重要方式之一，其模式的适时建立和消除对于早期胚胎发育及后期个体的生存非常重要[18]。mtDNA甲基化水平下降必然造成整个胎盘DNA甲基化的异常，正常的DNA甲基化在调控基因正确的时序表达起着非常重要的作用[19]，故PM2.5可通过改变胎盘mtDNA正常甲基化而影响胚胎细胞的发育模式。

3.2 影响胎盘激素分泌 Chen M等[20]研究结果表明，母亲长时间暴露在PM2.5环境压力下，可能会对胚胎的激素分泌水平产生长期的负面影响。Janssen BG等[21]研究发现，妊娠晚期PM2.5暴露，与甲状腺激素（T4/T3）的比值成反比，过低的甲状腺激素水平会导致胎儿出生时的低体重等发育障碍。瘦素(LEP)是另一种激素，胎盘LEP在胚胎植入、宫内发育和胎儿生长中发挥了重要作用[22]。Garonna E等[23]研究表明LEP与相应的受体结合后会激活p38、MAPK和Akt通道，通道激活后会刺激胎盘血管内皮生长因子的再生，从而促进胎盘细胞的增殖、运动和血管生成，保证胎盘的发育成熟。Saenen ND等[24]研究发现妊娠期高暴露于PM2.5可降低胎盘LEP含量，进而对整个胎儿的生长发育产生不同程度的影响。

3.3 影响胎盘氧化应激反应 氧化应激是机体细胞在有害因素影响下，氧化与抗氧化作用失衡，诱发细胞发生脂质过氧化反应和DNA损伤。Srám RJ等[25]等发现脐带血中8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量升高，8-OHdG是活性氧簇(ROS)致DNA氧化损伤的标记，表明PM2.5导致了胎胚的氧化应激反应。Martens DS等[26]也发现PM2.5暴露组新生儿脐带血中脂氧素含量水平有所升高，脂氧素是机体一类重要的内源性抗炎介质，其含量的增高表明PM2.5对新生儿产生了炎症反应。故PM2.5可通过胎盘的氧化应激反应来损伤胎盘。

4 结 语

综上所述，PM2.5对生殖系统、胚胎发育等方面的病理影响是多方面的。繁衍健康强壮的后代是生命的需要，也是社会发展的需要。在人类孕育生命的这一特殊时期，PM2.5对生殖系统的毒性作用，其是否仅仅作为载体作用于人体，还是与所携带的毒性物质发生交互作用损伤人体，还有待于进一步研究。系统深入地研究PM2.5等空气污染物对生殖系统的病理作用机制，不仅有助于相关病患的治疗，同时有利于提高广大民众的生活质量。