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环境污染是伴随社会化进程不可避免的社会生态学问题,其对生物个体及生态链的影响亦日益备受关注。生殖系统作为传递动物遗传物质的器官,同时也是对环境污染物最敏感的系统之一。人类生殖障碍导致人口缓慢或负增长以及新生儿出生缺陷等严重社会和经济学问题,就畜牧业而言,动物生殖障碍则会影响市场经济效益。因此,从分子水平阐明环境污染物的作用机制对于改善和提高人类和动物生殖能力具有重要意义。双酚AF(Bisohenol AF,BPAF)作为双酚A(Bisohenol A,BPA)的氟化同系物广泛应用于食品包装聚合物和医药中间体等产品中,在生产和使用过程中被释放至环境中,对生态环境和动物具有潜在的危害。环境介质、消费产品、食品乃至人体体液中均能检测到BPAF的存在,而且BPAF在雌激素、抗雌激素和抗雄激素活性方面具有比BPA更高的内分泌干扰效应,同时具有神经毒性、发育毒性和生殖毒性。但目前仍缺乏饮食和非饮食性接触BPAF是否对动物生殖健康具有潜在危害的系统性研究。本研究以雄性小鼠为研究对象,经口分别连续28天给予0,5,20和50 mg/kg/d BPAF,建立对照及低,中,高剂量BPAF亚急性接触模型,通过检测小鼠生长,睾丸脏器系数,精子数量,精子活力,精子内ATP,ROS和钙离子水平,血清中雄激素水平及血睾屏障完整性等全面评估BPAF的生殖毒性,并探究BPAF诱导雄性生殖损伤的作用机制。主要研究结果如下:(1)与对照组相比,BPAF接触对动物体重增长和睾丸附睾发育无显著影响,曲细精管结构和附睾尾上皮结构完整无显著变化。然而,BPAF接触会导致血清中睾酮水平显著下降。此外,中剂量组(20 mg/kg/d BPAF)和高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)附睾尾精子数量分别下降30.9%和44.6%。(2)与对照组相比,高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)附睾尾精子内ROS和钙离子水平显著增加。中剂量组(20 mg/kg/d BPAF)和高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)精子内抗氧化酶PRDX5和SDHB蛋白表达水平显著下降,抗氧化酶GPX4和DNA损伤蛋白γH2AX表达水平显著上升,表明BPAF能破坏精子内抗氧化体系。此外,20 mg/kg/d和50 mg/kg/d剂量组精子顶体完整率显著下降表明畸形精子产生增加。(3)中剂量组(20 mg/kg/d BPAF)和高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)附睾尾精子内蛋白质翻译后修饰方式发生改变,表现为泛素化和SUMO2/3螯合物水平下调而SUMO1螯合物水平上调。此外,作为转录抑制表观遗传学标记的H3K27me3修饰水平也显著性上调。(4)在对照组中睾丸中,生物素示踪剂被限制在靠近基底膜的基膜处,而中剂量(20 mg/kg/d BPAF)和高剂量(50 mg/kg/d BPAF)处理组睾丸内生物素示踪剂可穿过血睾屏障弥散至近腔小室,同时高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)睾丸内紧密连接蛋白ZO-1、缝隙连接蛋白p-Connexin 43和细胞骨架调节蛋白Palladin的表达水平出现显著下调,表明BPAF能破坏血睾屏障的完整性和功能。(5)为进一步证实BPAF对血睾屏障的影响,本研究采用0,5,25,50μM BPAF(对支持细胞活力无显著影响)处理原代支持细胞以探究其作用机制。结果表明,50μM BPAF处理能显著下调支持细胞TER,同时紧密连接蛋白ZO-1、紧密连接调节蛋白FAK、缝隙蛋白p-Connexin 43和细胞骨架调节蛋白Palladin的表达水平也出现明显下调,进一步证实了BPAF能破坏支持细胞屏障功能。。(6)中剂量组(20 mg/kg/d BPAF)和高剂量组(50 mg/kg/d BPAF)睾丸内丝裂原蛋白激酶,磷酸化ERK/MAPK水平显著增加。为进一步探究BPAF是否通过激活ERK信号通路从而破坏BTB功能,在50μMBPAF处理前,使用10μM ERK特异性抑制剂U0126预处理支持细胞1h。结果表明,U0126处理能显著缓解BPAF诱导支持细胞屏障功能下降,并抑制BPAF诱导的紧密连接调节蛋白FAK和细胞骨架调节蛋白Palladin表达水平的下调以及支持细胞骨架的紊乱。综上所述,本研究发现BPAF损伤雄性小鼠睾丸功能,通过靶向支持细胞激活ERK/MAPK信号通路从而扰乱细胞骨架,破坏BTB结构和功能,进而影响精子发生过程。本研究初步探讨BPAF影响精子发生的作用机制,为双酚类化合物的生殖危害评价以及缓解和预防BPA替代物带来的潜在危害提供重要参考依据。