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目的:已有研究证实多环芳烃（PAHs）具有明确的生殖毒性。本课题组的前期研究结果也显示,大气细颗粒物PM2.5中的高环PAHs,如苯并[k]荧蒽（Bk F）等暴露浓度与男性血清促黄体生成素和睾酮水平呈负相关。目前有关不同PAHs组分暴露对男（雄）性生殖健康的影响研究还较为缺乏,并且高环多环芳烃引起精液质量降低的分子机制也仍不清楚。因此,本研究在课题组前期结果的基础上,采用高环多环芳烃的代表性化学物苯并[k]荧蒽（Bk F）为研究对象,分别建立Bk F染毒小鼠睾丸精母细胞（GC-2）模型和Bk F染毒雄性小鼠动物模型,研究Bk F暴露所致的雄性生殖系统损伤效应,并对其机制进行初步探索。方法:1.建立Bk F染毒小鼠睾丸精母细胞（GC-2）模型（1）在CTD数据库中检索Bk F诱导男性泌尿系统疾病相关基因,将其进行GO和KEGG的富集分析,以获取相关过程和代谢通路;（2）以0、10、20、40和80μmol/L为染毒剂量,染毒时间72小时（h）。镜下观察Bk F对细胞增殖的影响;CCK-8检测细胞存活率;流式细胞术检测Bk F对细胞ROS的生成水平及细胞周期的影响;Western Blot检测DNA损伤的标志物γ-H2AX的蛋白表达,检测芳香烃受体Ah R通路及Ah R受体抑制后通路的关键分子蛋白（Ah R、CYP1A1和CYP17A1等）的表达变化。2.建立Bk F染毒雄性小鼠动物模型（1）动物分组为对照组（玉米油）、低（7.5mg/kg）、中（15mg/kg）、高剂量组（30mg/kg）,按10m L/kg体重灌胃35天。染毒结束后麻醉取材,采用CASA系统检测小鼠精液常规参数,HE染色法观察睾丸组织病理学变化,ELISA检测小鼠血清和睾丸生殖激素水平（Gn RH、ABP、FSH、LH、T和E2）等,Ki67实验和TUNEL实验检测睾丸组织生精细胞增殖和凋亡情况。（2）提取对照组和染毒组小鼠睾丸总RNA,进行转录组测序分析,研究Bk F暴露对雄性小鼠睾丸组织基因转录水平的影响;运用生物信息学手段对所得到的差异基因进行GO功能与KEGG通路的分析,寻找Bk F致雄性小鼠生殖系统损伤中可能存在的信号通路。结果:1.Bk F诱导GC-2细胞损伤效应的初步研究（1）GO分析结果发现获取的基因涉及泌尿生殖系统、细胞增殖、细胞周期等生物学过程,KEGG分析表明这些基因涉及细胞色素P450对外源性化学物的代谢通路（P＜0.001）、HIF-1等信号通路（P＜0.01）等,提示Bk F可能通过以上通路作用于男性泌尿系统。同时获得细胞色素P450对外源性化学物的代谢通路的基因列表,其中包含的关键基因为CYP1A1,CYP1B1,CYP17A1、CYP17B1。提示这些关键基因可能在Bk F作用于男性泌尿系统时发挥着关键作用。（2）随着Bk F染毒剂量的增加,染毒组GC-2细胞数量逐渐减少,且细胞变圆变亮,空泡数量逐渐增加。与对照组相比,染毒剂量高于40μmol/L后,G1/S期细胞比例明显随之上升,而G2期细胞比例有显著下降趋势（P＜0.01）,提示GC-2细胞分裂可能阻滞在G1/S期。Bk F染毒后,处理组的细胞内ROS生成增加（P＜0.05）,且γ-H2AX蛋白表达量显著增加（P＜0.05）。（3）Bk F染毒后,Ah R蛋白在细胞核中的表达明显增加,且核内ARNT蛋白表达量明显减少,表明Bk F可激活Ah R受体,使其从细胞质转移至细胞核。进一步对富集的代谢通路进行验证,Bk F染毒GC-2细胞72h后,基因CYP1A1和CYP17A1的蛋白表达量呈剂量依赖性增加（P＜0.05）;Ah R受体抑制后,基因CYP1A1和CYP17A1的蛋白表达量明显降低（P＜0.05）。2.Bk F致雄性小鼠生殖损伤的效应及机制研究（1）一般毒性效应:（1）染毒后小鼠的体重与对照组比无明显变化;与对照组相比,高剂量组的睾丸平均重量降低明显（P＜0.05）。（2）HE染色结果表明,相比对照组和低剂量组,中、高剂量组小鼠睾丸生精小管中生精细胞减少,管腔变大,部分管腔内精子细胞明显减少,以高剂量组最为明显。（3）与对照组相比,随着处理组Bk F浓度的增加,小鼠精子总数和精子浓度逐渐降低,中、高剂量组精子总数和精子浓度显著减低（P＜0.05）;精子活力各组间无显著性差异。（4）血清性激素结果显示,与对照组相比,血清Gn RH、ABP、FSH、E2水平随着剂量的升高呈下降趋势,其中,Gn RH水平显著下调（P＜0.01）,中、高剂量组ABP水平下调明显（P＜0.05）,高剂量组的FSH、E2水平明显降低（P＜0.01）;睾丸性激素水平中,ABP、E2水平随着剂量的升高呈下降趋势,其中,中、高剂量组的ABP、E2水平显著下调（P＜0.05）,中剂量组的LH水平上调明显（P＜0.05）,高剂量组的T水平显著升高（P＜0.05）。（5）与对照组相比,高剂量组睾丸组织中凋亡的生精细胞较多。（2）转录组学分析:（1）测序结果显示,低、中、高浓度处理组与对照组比较分别筛选出909、567、573个差异基因。（2）差异基因GO富集分析结果发现,低剂量组与对照组的差异表达基因主要涉及的生物学过程有细胞对化学刺激的反应、细胞因子刺激的细胞反应等;中剂量组与对照组的有对固醇转录的调控方面等;高剂量组与对照组的有对细胞因子的反应等（P＜0.05）。（3）KEGG通路富集分析结果表明,低剂量组与对照组的差异表达基因主要涉及的Top20通路中与生殖系统相关的有细胞色素P450对外源性化学物的代谢通路、药物代谢-细胞色素P450、类固醇激素的生物合成、卵巢类固醇的合成;中剂量组与对照组的差异表达基因主要涉及的通路有HIF-1信号通路、Erb B信号通路;高剂量组与对照组的差异表达基因主要涉及的通路有TNF信号通路（P＜0.05）。结论:本研究建立高环多环芳烃的代表性化合物苯并[k]荧蒽（Bk F）致小鼠精母细胞（GC-2spd）损伤模型,研究发现Bk F暴露致GC-2细胞数量下降,可能通过诱导Ah R受体激活,引起下游基因CYP1A1和CYP17A1的表达升高、细胞内ROS增加,从而导致GC-2细胞氧化应激,造成遗传损伤。进一步通过Bk F染毒雄性小鼠实验证实,Bk F暴露能降低雄性小鼠睾丸组织重量,减少精子数量,影响性激素水平,导致雄性生殖损伤。通过小鼠睾丸转录组学分析,发现一些主要参与细胞凋亡、能量代谢、神经调节等分子生物学过程信号通路的基因在各染毒组睾丸中表达较多,涉及的主要通路有细胞色素P450对外源性化学物的代谢通路、HIF-1信号通路、药物代谢-细胞色素P450、TNF信号通路、Erb B信号通路等。