Adv Sci丨杨庆岭团队与孙莹璞团队联合揭示纳米材料孕期暴露以性别依赖的方式影响后代生育能力

近日，来自郑州大学第一附属医院生殖医学中心的杨庆岭副研究员团队联合孙莹璞教授团队在 Advanced Science 杂志在线发表题为Prenatal silicon dioxide nanoparticles exposure reduces female offspring fertility without affecting males的研究论文。该研究发现二氧化硅纳米颗粒孕期暴露导致雌性后代生育能力降低，而不影响雄性后代生育能力 。

首先，研究人员通过透射电镜检查发现二氧化硅纳米颗粒孕期暴露会穿透胎盘屏障进入胎儿的生殖器官，随后对成年后代的生育能力进行评估， 发现二氧化硅纳米颗粒暴露的雌性后代累积生育力降低，而对雄性后代生育力和精子产量无显著影响。 此外，研究发现羧基功能化的二氧化硅纳米颗粒 （SiO ₂ -COOH NPs） 对雌性后代的生育能力影响较小。

研究人员进一步实验发现 SiO ₂ NPs孕期暴露损害成年雌性后代的卵巢储备功能 ，表现为：原始卵泡和生长卵泡的数量减少，闭锁卵泡增多，血清AMH激素水平降低，排卵潜能和卵母细胞质量降低。而对成年雄性后代的体重、睾丸重量、生精小管半径、精子产量和血清睾酮激素的水平无显著影响。此外，SiO ₂ -COOH NPs的孕期暴露表现与对照组相似。

卵母细胞质量是决定卵巢储备功能的重要因素，接下来，研究人员对出生后1天的小鼠卵母细胞进行转录组测序 （Smart-seq） 发现，二氧化硅孕期暴露改变了子代卵母细胞的线粒体功能、减数分裂、DNA修复、凋亡等通路相关的基因表达模式。

随后通过对胚胎时期的子代小鼠卵母细胞减数分裂过程进行分析，结果发现， 二氧化硅孕期暴露影响卵母细胞减数分裂同源重组和DNA双链断裂（DSBs）修复，导致卵母细胞凋亡水平升高，出生后原始卵泡库形成减少，生长卵泡数量减少。而雄性后代精母细胞减数分裂同源重组和DNA双链断裂（DSBs）修复发生在出生后，未收到明显影响。

总之，本研究对孕期暴露于SiO ₂ NPs的后代生殖毒性效应进行了详细分析。结果发现， 孕期暴露于SiO ₂ NPs导致雌性后代小鼠的生育能力下降，而雄性后代小鼠的生育能力没有变化 。 表现为成年雌性后代累积生育力降低，卵巢中的原始卵泡和生长卵泡数量减少，而闭锁卵泡数量增加。同时，卵母细胞质量下降。然而，成年雄性后代的精子产量和生精小管半径未见显著差异。此外，单细胞转录组测序和卵母细胞减数分裂进程分析显示， 孕期暴露于SiO ₂ NPs破坏了卵母细胞减数分裂过程中的DSBs修复，导致卵母细胞凋亡增加 。而由于雄性后代精母细胞减数分裂发生在出生后，未受到明显影响。

该研究结果对纳米颗粒临床应用的安全性，尤其是孕期暴露导致子代生殖健康提供了重要证据。

孙莹璞教授和杨庆岭副研究员为该论文的通讯作者，博士研究生雷敏为第一作者。