近年来,环境污染对男性生殖健康的影响被越来越多的研究关注。研究报道,全球男性精子数量在过去几十年中呈现显著下降。其中,环境污染被认为是造成这一现象的主要因素之一。多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)是一类普遍存在的环境有机污染物,主要来自有机物的不完全燃烧产生,其中包括人工源和自然源。普通人群可通过呼吸、饮食、以及皮肤接触等多种途径长期暴露PAHs。毒理学研究已经证明,PAHs及其代谢产物可引起睾丸毒性、降低精液质量、以及损伤精子DNA。但目前有关PAHs暴露与男性生殖健康关系的流行病学研究还较为缺乏,并且研究结论也不一致。此外,有关PAHs引起精液质量降低的分子机制仍不清楚。本研究采用以医院为基础的横断面调查,在我国人群中开展了环境水平PAHs暴露与男性生殖健康关系的研究。通过检测研究对象尿液中10种PAHs代谢产物评估个体环境水平PAHs暴露,分析了尿PAHs代谢物与男性精液质量参数(精液质量常规参数和精子运动参数)之间的关系;进一步采用精子DNA损伤、精子凋亡参数以及血清生殖激素等敏感生殖效应指标,分析了尿PAHs代谢物与精子功能和生殖激素之间的关系。在此基础上,通过检测研究对象精浆中3种精子发育关键mi RNAs表达,分析了其与尿PAHs代谢物和精液质量之间的关系,并探讨了3种精浆mi RNAs在尿PAHs代谢物与精液质量关联中的中介作用。研究结果为男性人群环境水平PAHs暴露致生殖健康损害及作用机制提供了科学依据。第一部分尿PAHs代谢物与男性精液质量的关系【目的】探讨环境水平PAHs暴露与男性精液质量之间的关系。【方法】我们招募了来武汉某医院生殖医学中心做生殖功能检查的933名男性。采用气相色谱-质谱联用仪分析了研究对象尿液中10种PAHs代谢产物。根据2010年世界卫生组织(World Health Organization,WHO)标准对精液质量参数进行分析。采用多变量线性回归模型分析尿液中PAHs代谢产物与精液质量之间的关系,并进一步采用限制性立方样条曲线模型探讨了暴露与效应之间的剂量-反应关系。【结果】我们发现尿1-羟基萘(1-hydroxynaphthalene,1-OHNa)与精子数、精子浓度、以及精子正常形态学百分比降低有关(All P for trends<0.05);尿总羟基萘(1-OHNa和2-OHNa浓度之和,∑OHNa)与精子浓度降低有关(P for trend=0.04)。此外,我们还发现尿9-羟基菲(9-hydroxyphenanthrene,9-OHPh)与精液体积和精子直线运动速率降低有关(Both P for trends<0.05);尿总羟基菲(1-OHPh,2-OHPh,3-OHPh,4-OHPh和9-OHPh浓度之和,∑OHPh)与精子数降低有关(P for trend=0.04)。上述剂量-反应关系在限制性立方样条曲线模型中被进一步证实。【结论】我们的研究结果表明,环境水平萘和菲暴露与男性精液质量下降有关。第二部分尿PAHs代谢物与精子DNA损伤、精子凋亡及生殖激素的关系【目的】探讨环境水平PAHs暴露与精子功能及生殖激素之间的关系。【方法】采用中性彗星实验、Annexin V/PI双染法、以及自动生化仪分别检测研究对象精子DNA损伤(n=405)、精子凋亡(n=366)和血清生殖激素(n=371)。应用多变量线性回归模型分析尿PAHs代谢产物与精子DNA损伤参数、精子凋亡参数、以及血清生殖激素之间的关系。进一步应用限制性立方样条曲线模型探讨了PAHs暴露与精子功能和生殖激素之间的剂量-反应关系。【结果】我们发现尿9-羟基芴(9-hydroxyfluorene,9-OHFlu)与精子彗星尾长和精子彗星总长增加有关(Both P for trends<0.05);尿9-OHPh和尿总羟基芴(尿2-OHFlu和9-OHFlu之和,∑OHFlu)与精子彗星总长增加之间存在显著的剂量-反应关系(Both P for trends<0.05)。我们也发现尿9-OHFlu和尿9-OHPh与活精子细胞数降低有关(All P for trends<0.05);尿2-OHPh与活精子细胞数降低和死亡精子细胞数增加有关(All P for trends<0.05)。此外,我们发现尿2-OHNa与血清游离睾酮降低之间存在显著的剂量-反应关系;尿9-OHFlu、尿9-OHPh和尿1-OHP与血清雌二醇降低之间存在显著的剂量-反应关系(All P for trends<0.05)。上述剂量-反应关系同样在限制性立方样条模型中被进一步证实。我们还发现尿4-OHPh与血清性激素结合蛋白之间存在U型剂量-反应关系,即暴露第50分位数4-OHPh的男性其血清性激素结合蛋白浓度低于暴露第5和第95百分位数4-OHPh的男性。【结论】我们的研究结果表明,环境水平PAHs暴露与精子功能降低和生殖激素改变有关。第三部分尿PAHs代谢物、精浆mi RNAs与精液质量的关系【目的】探讨精子发育相关mi RNA在环境水平PAHs暴露与精液质量关联中的中介作用。【方法】采用实时荧光定量PCR检测了111名男性精浆中3种mi RNAs(mi RNA21、mi RNA34c和mi RNA106a)的表达水平。运用多变量线性回归模型分析3种精浆mi RNAs与尿PAHs代谢产物和精液质量之间的关系。进一步利用中介分析探讨了精浆mi RNAs在尿PAHs代谢产物与精液质量关联中的中介作用。【结果】我们发现与尿中2-OHFlu和2-OHPh低暴露组比较,高暴露组的精浆mi RNA34c分别平均降低了1.49%(95%CI:-2.97%,-0.01%)和1.60%(95%CI:-3.08%,-0.11%);与低暴露组的尿9-OHPh相比,高暴露组的精浆mi RNA106a平均降低了1.08%(95%CI:-2.02%,-0.14%)。我们也发现精浆mi RNA106a与精子浓度、精子数、精子总活动率和前向精子活动率呈正相关关系(All P for trends<0.05)。中介分析显示,mi RNA106a在尿9-OHPh与精子浓度降低的关联中存在显著的中介效应,中介效应占总效应的43.8%(β=-8.55%;95%CI:-16.15%,-0.26%)。【结论】我们的研究结果表明,精浆mi RNAs表达与环境水平PAHs暴露有关,精浆mi RNA106a表达在环境水平菲暴露与精子浓度降低之间起着中介作用。