作者昨日攝于北京朝陽區(qū)

　　每到秋冬，許多城市都難免會出現(xiàn)“霧霾天”。我們都知道，高濃度空氣污染物會威脅人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)，但容易被忽視的是，空氣污染還可能誘發(fā)腦部炎癥，打擊人類的生殖系統(tǒng)?？茖W家在努力尋找背后的機制，應對又一個環(huán)境污染帶來的公共健康危機。

　　撰文 | 孫琳鈺

　　審校 | 二七、clefable

　　一項流行病學調(diào)查研究曾統(tǒng)計了在1973-2011年間發(fā)表的、涉及男性生育力的論文，發(fā)現(xiàn)歐美國家男性的精子數(shù)量（本文中精子數(shù)量均指每毫升的精子個數(shù)）在這段約40年的時間里減少了52.4%，平均每年減少1.4%。這種趨勢引起了科學家的警覺。

　　隨后，越來越多的研究證明，精子數(shù)量顯著下降的主要原因可能是全球的環(huán)境污染，其中PM2.5污染首當其沖。但由于科學家并不清楚PM2.5如何影響精子的生成，因此無法在環(huán)境問題得到徹底解決前阻斷男性精子數(shù)量下降的趨勢。近日，馬里蘭大學的研究人員揭開了一個PM2.5影響精子數(shù)量的重要機制，相關論文發(fā)表在《環(huán)境與健康展望》（Environmental Health Perspectives）上。這項發(fā)現(xiàn)或能幫助我們找到更好的方法，來解決這個問題。

　　顯著影響

　　PM2.5是空氣中細小顆粒物的統(tǒng)稱，因其空氣動力學當量直徑小于2.5微米而得名。PM2.5粒徑小，易附帶有害物質(zhì)（重金屬、病原體等），能長時間停留在大氣中或通過氣流遠距離傳播。而當PM2.5進入人體后，可徑直進入支氣管和血液，其上附著的重金屬等污染物會對人體各個系統(tǒng)造成嚴重危害。

　　為了研究PM2.5對精子數(shù)量造成的影響，研究人員設置了兩組空氣條件。作為對照，過濾組小鼠呼吸的空氣中PM2.5含量約為3微克/立方米。而污染組小鼠呼吸的空氣中PM2.5的含量約為80微克/立方米。（雖然小鼠與人存在物種差異，但作為參照，我國2016年開始實行的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》規(guī)定，日常天氣預報中，空氣質(zhì)量“優(yōu)”的PM2.5指標為低于35微克/立方米，“良”的指標為35~75毫克/立方米。）

　　研究者發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)16周（每周5天，每天6小時）暴露于污染的空氣后，污染組小鼠血液中的睪酮和促卵泡激素（能促進雄性體內(nèi)精子的形成）的含量明顯低于過濾組小鼠。組織切片顯示，污染組小鼠的附睪中出現(xiàn)了很多發(fā)育不全的精子，且成熟的精子數(shù)量顯著低于過濾組小鼠。這說明，PM2.5的確能顯著影響精子生成。

　　曾有論文指出，PM2.5能破壞保護生精小管（產(chǎn)生精子的場所）的血睪屏障，引起睪丸炎癥，進而影響精子的形成。然而，也有大量的研究表示，并未在少精小鼠的體內(nèi)檢測到睪丸炎癥。研究人員分析發(fā)現(xiàn)，局部炎癥可能不是引起精子減少的重要原因。

　　他們注意到，曾有研究稱暴露于高濃度PM2.5會導致小鼠的下丘腦出現(xiàn)炎癥或者下丘腦-垂體-性腺軸（神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控性腺活動的“通路”）的活動受到抑制。也就是說，調(diào)節(jié)性腺活動的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)在PM2.5污染物的影響下可能失靈了，這會不會是精子減少的真正原因呢？

　　神經(jīng)炎癥

　　下丘腦位于大腦底部，是內(nèi)分泌活動的調(diào)控中心。它能促使垂體釋放各種促性腺激素進入血液，這些激素到達性腺（如睪丸）后，能促進性腺分泌生理活動相關的性激素（如睪酮）。研究人員觀察到，污染組小鼠吸入了大量的PM2.5，它們下丘腦中的炎性因子（如腫瘤壞死因子α等，能引發(fā)炎癥）的含量是對照組小鼠的2倍以上。這說明污染組的小鼠下丘腦中出現(xiàn)了炎癥，而炎癥很有可能影響了其中分泌激素的細胞的正常功能。

　　研究人員鎖定了下丘腦發(fā)生炎癥時高表達的一種蛋白激酶IKK2。利用基因工程技術，研究者讓小鼠的神經(jīng)元大量合成這種蛋白質(zhì)，他們發(fā)現(xiàn)當IKK2增多時，可以直接導致小鼠附睪中的精子數(shù)量和睪酮水平下降，達到與呼吸大量污染空氣相似的效果。

　　接著，研究者用基因編輯敲除了神經(jīng)元中編碼IKK2的基因，使小鼠的下丘腦神經(jīng)元無法表達這種蛋白質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)，失去IKK2后，小鼠即使呼吸了很多PM2.5污染物，但其生殖系統(tǒng)的各項指標仍能保持正常。

　　研究人員認為，他們找到了PM2.5影響精子發(fā)育的關鍵原因：吸入的PM2.5會導致下丘腦出現(xiàn)炎癥和下丘腦-垂體-性腺軸發(fā)生紊亂，進而造成促性腺激素分泌減少，最終導致小鼠的睪酮分泌減少，精子發(fā)育受阻，數(shù)量下降。而阻止下丘腦中炎性相關蛋白IKK2的表達，可以避免空氣污染對生殖系統(tǒng)造成危害。

　　論文的通訊作者、馬里蘭大學醫(yī)學副教授應哲康說：“此研究顯示，去掉小鼠腦中的一個炎癥標志物（蛋白激酶IKK2），即可挽救小鼠因空氣污染而減少的精子數(shù)量。這意味著我們?nèi)绻槍ι窠?jīng)元中的IKK2設計一些藥物或者治療方案，也許能夠防止或者逆轉(zhuǎn)空氣污染對男性生殖能力造成的損害 。“馬里蘭大學醫(yī)學教授查爾斯·洪（Charles Hong）評論稱：“空氣污染也可能通過相似的機制（腦組織炎癥）誘發(fā)高血壓、糖尿病和心臟病等疾病，因此這個發(fā)現(xiàn)可能有更廣泛的意義和應用。”

　　拒絕“習慣成自然”

　　隨著研究的深入，科學家逐步證實空氣污染對人類健康造成的打擊，是廣泛且深遠的。這也警醒著我們不要對污染天氣習慣成自然。今年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《空氣質(zhì)量行動：全球減輕空氣污染政策和計劃總結》指出，2019年，全球92%的人類生活地區(qū)的PM2.5濃度超過了2005年世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定的健康水平：10微克/立方米。而經(jīng)專家小組審議近500篇論文后，WHO于今年將這一標準下調(diào)為5微克/立方米，體現(xiàn)了科學界對空氣污染問題的持續(xù)關注和嚴肅態(tài)度。

　　想要徹底治理霧霾需要完成漫長的能源結構轉(zhuǎn)型。盡管在積極的應對下，我國空氣質(zhì)量多年來得到了持續(xù)改善，但時至今日，中高度污染天氣在一些地區(qū)仍是每年“可能會遲到，但絕不會缺席“的老問題。生物學家的研究成果投入使用還需大量的工作和時間，在此之前，在霧霾天減少室外活動、出門戴好口罩或許是最有效的應對方式。

　　參考鏈接：

　　https：//ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/EHP8868

　　https：//academic.oup.com/humupd/article/23/6/646/4035689

　　https：//www.who.int/zh/news-room/q-a-detail/who-global-air-quality-guidelines

　　https：//medicalxpress.com/news/2021-10-air-pollution-sperm-brain-inflammation.html

　　本文轉(zhuǎn)自《環(huán)球科學》