2023年9月，首都医科大学公共卫生学院孙生志教授在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》上发表了题为“Exposure to PM2.5, seminal plasma metabolome, and semen quality among Chinese adult men: Association and potential mediation analyses”的研究论文。该研究基于同济生殖与环境队列，采用非靶向代谢组学技术，针对育龄期男性人群，深入探讨了PM2.5暴露、精浆代谢组与精子质量之间的关系，揭示了PM2.5暴露可能通过改变D-天冬氨酸水平从而降低精子活力。首都医科大学公共卫生学院博士研究生张洋畅为第一作者，首都医科大学孙生志教授和华中科技大学曾强教授为共同通讯作者。

不孕不育是一个重大的全球性公共卫生问题，影响约15%的育龄期夫妇，其中男性因素占不孕不育病例的20%到50%。自1981年至2019年，中国育龄男性的精子密度下降了37%，精子总数下降了28%。尽管近十年来精子质量呈现明显下降趋势，但相关的危险因素和病理生理学机制尚未完全阐明。

课题组前期在《Environmental Research》、《Environment International》和《Journal of Hazardous Materials》等杂志上发表的一系列研究表明，大气颗粒物及其组分可能是男性精子质量下降的危险因素，但相关的作用机制尚不清楚。代谢组学通过分析PM2.5暴露对特定代谢物或代谢途径的影响，有助于鉴别精子质量下降的生物标志物，揭示PM2.5影响精子质量的相关作用机制。本研究共纳入来自中国湖北武汉的200名寻求ART助孕夫妇中的男性为研究对象，通过分析证实暴露于PM2.5可以显著降低精子总活力和精子前向运动力。差异代谢物通路分析揭示，在140种与精子质量显著相关的精浆代谢产物中，主要涉及两条代谢途径，包括丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，以及氨基酰基-tRNA生物合成。中介分析结果显示，精浆中的D-天冬氨酸在PM2.5暴露与精子形成期的精子总活力和精子前向运动力降低之间存在中介作用。

图 D-天冬氨酸在PM2.5暴露与精子质量之间的中介作用

上述研究工作发现了PM2.5暴露对男性精子质量影响的关键代谢产物，为进一步基础实验验证和临床治疗干预提供了新的理论依据。该研究受国家自然科学基金（82373535）项目资助。