第一部分代谢组学方法的建立为了研究机体在外源化学物暴露或者在疾病状态下的代谢改变,我们建立了高通量代谢组学分析平台,包括代谢物标准品定性、生物样本前处理、生物样本中代谢物相对定量、生物信息学分析和实验方法质量控制。采用UPLC-MS/MS检测方法,通过确定代谢物标准品保留时间和精确质核比(m/z),415种内源性代谢物准确定性,这些代谢物主要富集在糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和酚类代谢。在建立了代谢物标准品库的基础上,我们建立了快速稳定的样本前处理方法,主要包括尿液、血清、精浆、组织、细胞和细胞培养基的前处理方法。采用UPLC-MS/MS检测方法,在全扫描采集模式下,分析各种类型样本中可以检出的代谢物,其中血清、精浆和组织样本中可以检出超过200种代谢物,尿液、细胞和细胞培养基中可以检出超过180种代谢物。通过和代谢物标准品比较以及峰面积归一法,对生物样本中代谢物进行精确定性和相对定量。通过将差异代谢物富集到KEGG代谢通路中,我们对生物样本进行生物信息学分析。采用质量控制样本对实验方法的稳定性进行评价,结果表明质控样本中大多数代谢物峰高和峰面积变异系数(CV)小于20%,实验方法稳定可靠。以上结果表明,我们建立了稳定的高通量代谢组学分析方法,并可以应用于后续研究中。第二部分低剂量辛基酚染毒GC-2细胞毒性筛选和代谢谱分析我们采用GC-2细胞系作为体外模型来研究低剂量辛基酚对雄性生殖的影响和潜在作用机制。分别从细胞增殖、凋亡、周期、线粒体功能、细胞ATP含量和高内涵细胞毒性来研究辛基酚对精母细胞的低剂量效应。同时采用无靶标代谢组学方法研究低剂量辛基酚对精母细胞代谢的影响和潜在作用机制。结果表明,低剂量辛基酚对GC-2细胞增殖、细胞周期和细胞ATP含量没有显著影响。然而,在10-11 M和10-8 M剂量组,GC-2细胞自发凋亡受到显著抑制,同时,细胞线粒体膜电位显著上升。高内涵细胞毒性筛选实验结果表明,在10-11 M和10-8 M剂量组,GC-2细胞线粒体膜电位显著上升。代谢组学结果表明低剂量辛基酚可以降低GC-2细胞中腺苷-3’-磷酸(3’-AMP)和腺苷水平并且改变细胞的腺苷代谢。以往研究表明线粒体膜电位上升可以抑制细胞凋亡。另外一项研究表明腺苷可以通过影响线粒体功能来诱导细胞凋亡。有趣的是,在GC-2细胞培养基中加入腺苷处理之后,低剂量辛基酚诱导的线粒体膜电位上升和细胞凋亡抑制被逆转。因此,本研究首次揭示了低剂量辛基酚可以通过提高线粒体膜电位来抑制精母细胞凋亡,腺苷在此过程中起到关键作用。第三部分低剂量辛基酚对小鼠生精功能的影响和睾丸靶标代谢物的验证我们采用成年雄性ICR小鼠作为动物模型来验证体外实验中低剂量辛基酚对精母细胞的影响和代谢改变。采用急性毒性实验,ICR小鼠经过低剂量辛基酚染毒一周后,处死并收集血清和各种脏器。对小鼠睾丸进行病理学分析和TUNEL实验分析。同时,采用HPLC-MS/MS方法检测小鼠睾丸中腺苷含量。结果显示,低剂量辛基酚对小鼠体重没有影响,小鼠睾丸脏器系数也没有明显改变。病理结果显示低剂量辛基酚对小鼠睾丸生精小管和各级生精细胞形态没有明显改变。然而,低剂量辛基酚可以抑制小鼠睾丸精母细胞凋亡并且可以减少小鼠精子数量。HPLC-MS/MS检测结果表明,低剂量辛基酚可以降低小鼠睾丸中腺苷含量。以上结果表明,低剂量辛基酚可以改变小鼠睾丸腺苷代谢进而干扰小鼠精子生成,从动物实验验证了体外实验结果。第四部分非梗阻性不育男性尿液辛基酚水平与精子密度的关系及精浆靶标代谢物的验证我们从南京医科大学不育课题中随机选取非梗阻性不育男性来探究尿液中辛基酚暴露水平和精液参数之间的关系并通过分析精浆中腺苷含量来验证体外实验和动物模型中发现的腺苷代谢改变。采用HPLC-MS/MS方法,检测男性尿液中辛基酚水平和精浆中腺苷含量。采用计算辅助精液分析技术(CASA)检测非梗阻性不育男性的精液参数。根据尿液中辛基酚含量,我们将非梗阻性不育男性分为尿液辛基酚检出组和未检出组。结果表明,与尿液辛基酚未检出组相比,辛基酚检出组不育男性精液体积和精子活力没有明显变化,然而每次射精精子数量和精子密度显著下降。同时,尿液辛基酚检出组精浆腺苷含量显著下降。综合以上结果表明,腺苷可以作为低剂量辛基酚暴露引起男性生殖损伤的效应标志物,同时也验证了体外实验和动物模型的结果。