EGCG通过调节内质网（ER）与线粒体之间的相互作用，减轻了镉（Cd）对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的生殖毒性

《Food Research International》：EGCG attenuates Cd reproductive toxicity in Caenorhabditis elegans by modulating ER-mitochondrial interactions

　　EGCG通过调节内质网-线粒体相互作用减轻镉诱导的线虫生殖毒性，机制涉及UPR-ER和UPR-mt通路及VDAC-1钙通道蛋白调控。

　　

王双辉|郑思宇|龚玉顺|胡俊和|陈勇

湖南人文科技学院农业与生物技术学院，娄底417000，中国

摘要

来自茶叶的天然儿茶素表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）在减轻动物模型中镉（Cd）诱导的生殖毒性方面的作用尚未完全明了。本研究深入探讨了EGCG对暴露于Cd环境下的秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）生殖能力的影响。研究发现，EGCG显著缓解了Cd导致的秀丽隐杆线虫后代数量下降。其生物学机制与内质网应激反应（UPR^ER）和线粒体应激反应（UPR^mt）有关，表明内质网与线粒体之间的相互作用在解毒过程中起着重要作用。进一步研究表明，EGCG通过调节内质网-线粒体接触部位的钙通道蛋白VDAC-1来减轻Cd诱导的生殖毒性。因此，我们的发现为茶叶的潜在解毒作用提供了机制上的见解。

引言

由于快速工业化和技术进步，镉（Cd）已成为一种普遍存在的环境污染物（Satarug, 2019; Y. X. Zhao等, 2023）。某些工业废渣和废水中的Cd浓度可达到数毫克/升，而受污染的土壤中Cd含量可能高达10毫克/升（Li等, 2021）。人类和动物主要通过食物、水和空气等受污染的途径摄入大量Cd。暴露于Cd会对多个器官系统产生有害影响，包括肝脏、肾脏、心血管系统，以及导致视觉和听力丧失等感官障碍（Fatima等, 2019）。Cd对多种模式生物的生殖也有负面影响。在秀丽隐杆线虫中，Cd暴露会降低子宫内的卵子受精率，并阻碍卵巢和子宫的发育（Qu等, 2023; Wang等, 2018）。在果蝇中，Cd会导致雄性睾丸中的精子数量减少（Nandi & Chowdhuri, 2021）。在小鼠中，Cd暴露会导致卵巢和子宫的发育停滞，以及雌性产仔数量减少（Cheng等, 2019）。在大鼠中，Cd暴露会显著降低血浆睾酮水平和每日精子产量（Jahan等, 2013）。在人类中，Cd暴露会影响精子的生成（Sun等, 2021）、精液质量、生育能力以及男性的后代发育，并扰乱女性的生殖激素平衡和月经周期（Kumar & Sharma, 2019; Pollack等, 2014）。

最近的研究表明，镉诱导的毒性与两个关键细胞器有关：内质网（ER）和线粒体。Cd通过IRE-1/XBP-1轴过度激活内质网应激反应（UPR^ER）来诱导生殖细胞凋亡（Chou等, 2019; Chou等, 2021）。同时，Cd通过产生过量活性氧（ROS）来破坏线粒体功能，这些活性氧会阻断电子传递链（ETC）并抑制线粒体应激反应（UPR^mt）（Xia等, 2023）。然而，内质网-线粒体相互作用在介导镉毒性中的作用仍不清楚。

茶叶是一种广泛消费的功能性饮料。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶叶中的主要天然儿茶素（Zheng等, 2023），具有多种生物活性，包括抗氧化、抗衰老、调节代谢、增强免疫和解毒作用（Alam等, 2022; Y. Chen等, 2024; Liu等, 2024）。研究表明，EGCG可以增强暴露于Cd的PC12和HL-7702细胞的存活能力，并减轻Wistar白化大鼠中的镉诱导的肾毒性（An等, 2014; J. Chen等, 2016; L. Yang等, 2020）。值得注意的是，EGCG还能调节细胞器功能。它通过调节线粒体电子传递链来延长秀丽隐杆线虫的寿命（Xiong等, 2018），并通过抑制内质网应激反应（UPR）的过度激活来缓解神经元模型中的内质网应激（Y. Chen等, 2024）。此外，EGCG还被报道可以调节细胞内Ca²⁺的稳态（Marchetti等, 2020），这一过程是内质网-线粒体相互作用和细胞器应激反应的关键调节因素（Gu等, 2025）。Ca²⁺信号传导的失调与重金属毒性有关，其恢复对细胞解毒和存活至关重要。这两个细胞器（内质网和线粒体）是镉诱导的生殖毒性的主要靶点。然而，EGCG通过内质网-线粒体相互作用来缓解镉毒性的具体机制仍有待阐明。

本研究探讨了EGCG对秀丽隐杆线虫中镉诱导的生殖毒性的影响，并深入研究了其与内质网和线粒体相互作用的相关机制。我们的工作首次验证了EGCG在秀丽隐杆线虫模型中通过内质网-线粒体相互作用介导的镉解毒机制中的作用。这填补了关于茶叶多酚如何减轻重金属生殖毒性的机制知识空白，为开发基于茶叶的功能性食品和对抗重金属生殖危害的新策略奠定了理论基础。

研究部分

秀丽隐杆线虫（C. elegans）菌株及其维护

所使用的菌株包括N2、SJ4005(zcIs4 [hsp-4p::GFP] V)、MQ1333(nuo-6(qm200) I)、RB545(pek-1(ok275) X)、MQ887(isp-1(qm150) IV)、RB772(atf-6(ok551) X)、SJ4100(zcIs13[hsp-6p::GFP?+?lin-15(+))、MQ130(clk-1(qm30) III)、QC115(atfs-1(et15) V)、RE666(ire-1(v33) II)、TK22(mev-1(kn1) III)和SJ30(ire-1(zc14) II; zcIs4 V)，均来自美国明尼苏达大学的秀丽隐杆线虫遗传中心（CGC）。E. coli OP50菌株被用作秀丽隐杆线虫的食物来源。线虫在

EGCG减轻秀丽隐杆线虫的生殖毒性

Cd以浓度依赖的方式显著降低了秀丽隐杆线虫的后代数量。50 μM和100 μM的Cd导致后代数量中度减少（p?p

讨论

本研究旨在阐明EGCG减轻镉生殖毒性的机制，重点关注内质网-线粒体相互作用的核心作用。我们的研究发现，EGCG对镉的解毒作用主要通过内质网-线粒体相互作用来介导。我们做出了三个关键发现：首先，与非Cd模型中的作用不同，EGCG减轻镉诱导的生殖毒性严格依赖于线粒体电子传递链（ETC）的完整性；其次，EGCG的作用是双向的

结论

本研究表明，EGCG通过增加后代数量、子宫内受精卵的数量和产卵率，显著减轻了秀丽隐杆线虫中的镉诱导的生殖毒性。其核心机制涉及内质网-线粒体相互作用的调节。EGCG通过IRE-1/XBP-1介导的内质网应激反应（UPR^ER）减轻镉诱导的过度内质网应激，同时通过维持ETC的完整性来恢复被镉抑制的线粒体应激反应（UPR^mt）。这一过程依赖于内质网和线粒体之间的双向信号传递

CRediT作者贡献声明

王双辉：撰写 – 原稿、方法学、研究、概念化。郑思宇：验证、研究。龚玉顺：撰写 – 审稿与编辑、方法学、资金获取、数据管理、概念化。胡俊和：撰写 – 审稿与编辑、监督。陈勇：资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（32072155）、湖南省自然科学基金（2024JJ7280）以及湖南省植物保护应用特色学科项目的支持。秀丽隐杆线虫菌株由CGC提供，CGC由NIH研究基础设施项目办公室（P40 OD010440）资助。作者感谢DeepSeek在翻译过程中对语言的精炼帮助，最终内容责任由