从胎盘到前列腺：环境暴露如何围剿人类生殖健康

随着工业化发展，环境污染物对人类健康（尤其是生殖健康）的潜在危害引发广泛关注。世界卫生组织统计显示，全球约8%-12%的育龄夫妇面临不孕问题，影响超4800万对夫妇及1.8亿人^[1]。

既有研究分析了不孕症相关的人类生殖行为与健康趋势，包括男性精液质量下降、睾丸癌发病率上升、夫妻备孕周期延长及辅助生殖技术应用等指标——这些变化在短短几代人间已十分显著。值得注意的是，更早实现工业化的国家（如丹麦）在1960年代推广避孕措施前生育率便已明显下降；而工业化与经济复苏较晚的其他地区，生育率下滑则集中在过去五十年间（图1）。这些现象提示，工业化引发的环境污染可能是生育率变化的重要影响因素^[2]。

图1 部分国家、地区（左）和丹麦（右）的总体生育率（Total fertility rate）变化

人体可以通过饮食、呼吸、皮肤接触等多种途径持续摄入包括全氟化合物、金属元素、双酚类似物及微塑料等在内的环境污染物，并在体内蓄积，而孕前和产前早期是配子和胚胎发育和植入的关键时期，对环境压力源高度敏感，因此，环境污染物对于生殖健康的影响不容忽视，相关研究领域日趋火热（图2）。

图2 环境暴露在生殖领域的相关研究快速增长

 

本期，我们就暴露组学在生殖健康领域的研究精选了10篇案例，期望能为您的科研工作注入新灵感，持续推动研究创新与成果转化。

文献名称：Prenatal phthalate exposure and adverse birth outcomes in the USA: a prospective analysis of births and estimates of attributable burden and costs

发表期刊：Lancet Planet Health（IF 21.6）

暴露物检测：基于UPLC-MS/MS靶向检测孕妇尿液中20种邻苯二甲酸酯代谢物

研究内容：研究发现，邻苯二甲酸（PA）及其替代物邻苯二甲酸二异壬酯（DiNP）、邻苯二甲酸二异癸酯（DiDP）、邻苯二甲酸二正辛酯（DnOP）与妊娠期缩短（β: -0.23至-0.67周）和早产风险显著相关（OR 1.45-2.90），其中PA暴露与早产风险最高相关（OR 2.71, 95% CI 1.91-3.83）。邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）替代物（如DiNP）通过氧化应激和内分泌干扰途径影响胎盘功能，与脂质代谢紊乱间接相关。由此估计，2018年美国约56,595例早产可归因于邻苯二甲酸酯暴露（敏感性分析24,003-120,116例），由邻苯二甲酸酯暴露诱发的早产所导致的经济生产损失和额外医疗护理费用达 38.4 亿美元（敏感性分析为 16.3 至 81.4 亿美元）。

文献名称：Microbial Disturbances Caused by Pesticide Exposure and Their Predictive Implications for Gestational Diabetes Mellitus

发表期刊：Environmental Science & Technology（IF 11.3）

暴露物检测：基于GC-MS/MS对29种农药进行定量检测

研究内容：这项研究揭示了农药暴露通过改变肠道菌群结构和功能间接增加妊娠期糖尿病（GDM）风险的机制，发现特定农药（如乐果，dimethoate）与GDM显著相关，且在普雷沃氏菌属（Prevotella）丰度较低时关联更显著。研究识别出多个关键细菌分类单元（如Dorea属分支），其在介导农药暴露与GDM关系中起重要作用。基于此，研究人员利用随机森林分类器构建了结合农药暴露水平与肠道菌群标志物的预测模型，将GDM预测准确性从0.760提升至0.833。这些发现深化了对环境污染物、肠道菌群与GDM复杂互作的理解，为开发基于微生物组的预防干预策略提供了理论依据，有助于早期识别高风险孕妇并采取针对性措施改善母婴健康，凸显了多学科交叉研究在解析复杂疾病中的价值。

文献名称：Newborn metabolomic signatures of maternal vanadium exposure and reduced birth size

发表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 11.3）

暴露物检测：使用ICP-MS测量孕早期母体血浆中钒的含量

研究内容：该研究在所有母亲的血浆中均检测到钒，中位浓度为0.52 ng/mL，孕产妇血浆钒浓度每增加2倍，新生儿出生体重降低25.1克（95% CI: -45.1, -5.1），体重-身长比降低0.429 g/cm（95% CI: -0.758, -0.101）。通过全代谢组关联研究（MWAS），母体钒与脐带血中42种代谢物和10条代谢途径显著相关。其中，2种激素（皮质醇和皮质酮）、1种氨基酸（赖氨酸）和11种脂质在钒暴露与出生体重降低的关联中具有显著中介作用（中介效应为7%-17%）。赖氨酸降解途径在钒暴露与出生体重降低的关联中中介效应达19%。

文献名称：Untargeted metabolomics and machine learning unveil the exposome and metabolism linked with the risk of early pregnancy loss

发表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 11.3）

暴露物检测：基于UPLC-MS/MS靶向检测血清中邻苯二甲酸酯、酚类及全氟和多氟烷基物质（PFAS）等37种新兴污染物（ECs）

研究内容：EPL患者血清中的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）代谢产物水平显著高于健康对照组，且与脂质代谢紊乱密切相关。通过代谢组学分析，揭示了DEHP暴露对脂质代谢通路的干扰作用，表明DEHP可能通过破坏脂质代谢增加EPL的风险。基于机器学习的EPL风险预测模型中发现，基于化学暴露数据的随机森林模型预测准确率高达95%，显示出化学暴露与EPL风险之间的潜在关联。这些发现为理解EPL的环境病因学提供了新的机制见解，强调了化学暴露与代谢紊乱之间的潜在联系。

文献名称：Exploring the relationships between exposure levels of bisphenols and phthalates and prostate cancer occurrence

发表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 11.3）

暴露物检测：基于LC-MS/MS对双酚和邻苯二甲酸酯代谢物的暴露水平进行定量

研究内容：首次通过UPLC-MS/MS方法同时分析尿液中双酚和邻苯二甲酸酯代谢物，以探讨其暴露水平与前列腺癌之间的关系。结果表明，双酚A（BPA）和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）暴露水平较高显著增加了前列腺癌的风险，尤其是高水平暴露（OR分别为10.02和48.26）。这一发现提示，减少环境中双酚和邻苯二甲酸酯的暴露可能是预防前列腺癌的重要措施。

文献名称：Nontargeted Urinary Profiling Strategy for Endocrine-Disrupting Chemicals in Women with Ovarian Malignancies

发表期刊：Environmental Science & Technology（IF 11.3）

暴露物检测：基于UHPLC-HRMS检测出106种环境暴露物

研究内容：106种暴露生物标志物（BoEs）中，以药物、增塑剂及农药为主。卵巢恶性肿瘤患者对特定EDCs的暴露显著高于健康人群，尤其是邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）代谢物和紫外线过滤剂，提示这些物质可能通过内分泌干扰机制参与癌症发展。

文献名称：Identification and analysis of microplastics in para-tumor and tumor of human prostate

发表期刊：eBioMedicine（IF 10.8）

暴露物检测：基于激光红外成像系统 (LDIR)、扫描电子显微镜（SEM）和热裂解-气相色谱-质谱（Py-GC/MS），分析和量化组织中MPs的性质、类型和丰度

研究内容：激光红外成像光谱分析显示，前列腺癌旁和癌组织中存在聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚氯乙烯（PVC）等微塑料，而聚苯乙烯（PS）仅存在于癌组织中。此外，前列腺癌组织中聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）的含量显著高于癌旁组织，且聚苯乙烯（PS）的含量与患者外卖消费的频率（FTOC）正相关。

文献名称：Exposome Profiling of Environmental Pollutants in Seminal Plasma and Novel Associations with Semen Parameters

发表期刊：Environmental Science & Technology（IF 11.3）

暴露物检测：基于高分辨率质谱技术对精浆样本中近千种环境化学物质进行定量分析

研究内容：该研究结合高分辨率质谱和创新的数据分析方法，对精液样本中的环境污染物进行了全面检测。发现在119种经常测量的持久性或痕量有机污染物中几乎所有测试的有机污染物都至少在一个样品中检出，包括各类农药（氯苯类、有机氯类、三嗪和三唑类、有机磷类及其他农药）、多环芳烃、多氯联苯以及其他常见的环境污染物如二噁英及类似物、邻苯二甲酸盐和溶剂等。发现依曲二唑与较低的精子质量和浓度相关，而N-亚硝基二乙胺（NDEA）可能是潜在的生殖毒物。该研究展示了暴露组学方法在揭示环境因素对男性生育健康影响方面的有效性，为未来探索环境毒物与男性生育能力之间的关系提供了有力的科学依据。

文献名称：Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Semen Associated with Repeated Measures of Semen Quality in Healthy Adult Men

发表期刊：Environmental Science & Technology（IF 11.3）

暴露物检测：基于UPLC-MS/MS对血浆和精液样本中16种PFAS进行靶向定量分析

研究内容：通过一项育龄健康男性的横断面研究，调查了血浆和精液中全氟和多氟烷基物质（PFAS）暴露对健康成年男性精液质量的潜在影响，结果表明精液中部分PFAS（如全氟辛酸PFOA、全氟辛烷磺酸PFOS）与精子活力（前向运动能力和总活力）呈显著负相关，与精液质量（精子浓度和总数）呈正相关，而血浆中的PFAS与精液质量无显著关联，研究强调了精液样本在评估PFAS对男性生殖健康影响方面的重要性, 研究还探讨了PFAS影响精子质量的潜在机制，包括干扰脂质代谢、增加氧化应激、影响激素水平等。并强调了在未来跨地理区域和人群的纵向研究对于更好地了解PFAS暴露对男性生育力的长期影响的重要性。

文献名称：Repeated measurements of urinary bisphenol A and its analogues in relation to sperm DNA damage

发表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 11.3）

暴露物检测：基于UPLC-MS/MS检测双酚A（BPA）、双酚F（BPF）、双酚S（BPS）浓度

研究内容：该研究提示较高的BPA和BPF暴露水平可能与精子DNA损伤增加有关。此外，BMI和吸烟状况对这些关联表现出修饰作用，较瘦和不吸烟的男性似乎更容易受到BPA和BPF暴露导致的精子DNA损伤。

中科新生命隆重推出的E300高通量靶向暴露组产品，可一次性精准检测300种常见暴露物，包括全氟类、有机磷酸酯类、双酚类、邻苯二甲酸酯类、农药类、非邻苯二甲酸酯类等10+类别，可突破样本限制，高性价比获得多维度数据。此外，还可提供金属元素、微塑料、单类别暴露分子产品检测服务。中科新生命还聚焦于暴露物对生物体影响的系统性研究，通过整合多组学数据（如基因组、表观组、转录组、蛋白质组、代谢组等）来全面分析暴露因素与生物体健康状态之间的关系，为深入探索人体健康奥秘提供全新利器。

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