微塑料目前已成为遍布全球生态系统的新型环境污染物，其中聚四氟乙烯（PTFE）是一种广泛用于不粘炊具的微塑料，目前对男性不育症以及精子质量损害的机制仍不清楚。

近日，浙江大学黄荷凤院士课题组在Adv Sci.杂志上发表题为“Therapeutic Repair of Sperm Quality Decline Caused by Polytetrafluoroethylene”的研究文章。该文章系统地研究了PTFE微塑料暴露对人类和小鼠模型精子质量和生育能力的影响。拜谱生物为该研究提供了蛋白质组学技术服务。

英文标题：Therapeutic Repair of Sperm Quality Decline Caused by Polytetrafluoroethylene（Adv Sci IF:14.1）

中文标题：聚四氟乙烯引起的精子质量下降的治疗性修复

客户单位：浙江大学

研究材料：小鼠睾丸组织

拜谱提供技术：蛋白质组学

研究摘要：

研究结果

- 01 -PTFE暴露与人类精子质量下降有关

为了研究PTFE微塑料暴露对精子质量的影响，研究收集了来自中国四个不同省份的133名男性参与者的精液和尿液样本检测微塑料（图1A）。小鼠模型实验表明暴露于浓度为80g/L的PTFE会导致显著的精子异常，且PTFE引起的生殖损伤可能是持久性的，凸显了其对男性生殖健康潜在的危害。

图1 PTFE暴露会诱导人类异常精子发生

- 02 -PTFE暴露破坏雄激素代谢及诱导生殖细胞凋亡

代谢组学分析显示，氨基酸生物合成代谢物与氧化还原代谢物存在显着失调（图2A）。PTFE暴露可能会损害蛋白质合成并诱导氧化损伤。维恩分析表明氧化损伤和荷尔蒙失衡可能导致PTFE暴露引起的生殖损伤（图2B-C）。

单细胞测序分析发现（图3A），PTFE暴露组的生殖细胞显著丢失，伴随着未知细胞比例的增加图（3B-G）。GO富集分析表明，差异表达基因在生殖细胞凋亡和分化中显着富集。在间质细胞中，与细胞死亡和激素代谢相关的生物过程也被富集。

图2 PTFE暴露会破坏雄激素代谢

图3 小鼠睾丸的单细胞转录组分析

- 03 -PTFE通过靶向SKAP2蛋白损害精子生成过程

在圆形和细长精子细胞中，与细胞骨架和运动性相关的基因表达显著差异（图4A）。进一步分析确定SKAP2和CCIN在暴露于PTFE的单倍体精子细胞中显着下调（图4B-E）。蛋白质组学探索暴露于PTFE后成熟精子中蛋白质水平的变化，人类中有107种差异表达的蛋白质，在小鼠中发现了132种差异表达的蛋白质，在两个物种中鉴定出56种共有差异蛋白（图4F）。GO富集分析表明，这些蛋白质主要参与精子细胞骨架、顶体形成和鞭毛运动（图4G）。SKAP2和CCIN因其与精子发生的关联引起了我们的注意（图4H）。免疫荧光染色显示，在对照组中SKAP2与F-ACTIN共定位在精子头部下侧，而PTFE暴露破坏了F-ACTIN和SKAP2的正常定位（图4I），表明F-ACTIN和SKAP2在精子中的异常定位可能与PTFE诱导的精子畸形有关。

图4 PTFE靶向SKAP2破坏精子发生过程

- 04 -细胞外囊泡-SKAP2能改善人类和小鼠的精子质量

为了确定基于细胞外囊泡的疗法能否恢复暴露于PTFE小鼠的精子质量，研究团队开发了含有SKAP2的细胞外囊泡（mEVs-SKAP2），并将其注入睾丸进行体内实验，同时体外与精子共同培养。结果表明mEVs-SKAP2显著提高了精子的运动能力（图5A-J）。

图5 mEVs-SKAP2 修复人类弱畸精子症

文章小结

这项研究详细阐述了PTFE暴露会通过靶向SKAP2损害精子功能，并强调基于细胞外囊泡SKAP2的治疗即利用细胞外囊泡将SKAP2递送至体内，是在PTFE暴露的情况下提高精子质量和生育能力的有前途的策略（图6）。

图6 PTFE破坏精子发生过程的机制图

拜谱小结

本研究揭示了聚四氟乙烯（PTFE）影响精子生成和男性生育能力的分子机制。拜谱生物为该研究提供了蛋白质组学技术方法。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的蛋白质组学、修饰蛋白质组学、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等，助力高分文章发表。

参考文献：

Gan S, Zhou S, Zhou J,et,al. Therapeutic Repair of Sperm Quality Decline Caused by Polytetrafluoroethylene. Adv Sci . 2025 Jul. doi: 10.1002/advs.202505148.