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背景不育是威胁人类生殖健康的全球性难题,男性因素导致的不育约占50%,精液质量下降是其重要原因。流行病学研究显示大气细颗粒物PM2.5直接损伤男性精液质量,但其具体机制尚不清楚。目的本研究旨在探明PM2.5导致雄性生殖功能损伤的潜在机制,为环保政策的制定以及男性生殖健康问题的防治提供科学的实验基础。方法构建SD大鼠PM2.5暴露模型,第一、三部分研究选择4周龄大鼠,随机分为生理盐水对照组、低浓度暴露组(9 mg/kg.b.w.PM2.5)和高浓度暴露组(24 mg/kg.b.w.PM2.5),暴露8周,每日一次。第二部分研究选择6周龄大鼠,随机分为生理盐水对照组、低浓度暴露组(10mg/kg.b.w.PM2.5)和高浓度暴露组(20 mg/kg.b.w.PM2.5),暴露4周,每日一次。暴露完成后进行配对实验,分析精子质量,观察附睾及睾丸组织学形态改变,检测精子生成标志物DMC1、Plzf、SCP3和Stra8和构成血睾屏障的连接蛋白occludin、ZO-1、β-catenin和Cx43的表达及PI3K/Akt信号通路的活性。原代培养睾丸支持细胞暴露PM2.5后,检测细胞活性氧水平和凋亡率以及睾丸氧化应激水平。结果与对照组相比,大气细颗粒物暴露后合笼成功率明显降低;精子计数显著减少,畸形率明显升高;附睾管中精子数量明显减少;睾丸生精小管形态明显异常,生精小管中生精细胞减少;睾丸组织中生精标志物在高浓度暴露时表达显著减少,SOD活性及表达水平均显著升高;PI3K/Akt信号通路活性增加;构成血睾屏障的连接蛋白occludin、ZO-1、β-catenin和Cx43表达均显著减少。睾丸支持细胞暴露PM2.5后,ROS水平较对照组显著升高,细胞凋亡率显著升高。结论大气细颗粒物PM2.5暴露后上调PI3K/Akt信号通路,导致睾丸组织和支持细胞发生氧化应激损伤,支持细胞凋亡增加,血睾屏障连接蛋白表达减少,血睾屏障完整性被破坏,精子发生的微环境受损,精子生成受到不利影响,精子质量降低,造成雄性不育。