接受体外受精治疗的夫妇中，男性尿液中邻苯二甲酸酯代谢物的浓度以及血清代谢特征与活产率之间的关系

《Science of The Total Environment》：Male urinary phthalate metabolite concentrations and serum metabolic signatures in relation to live birth among couples undergoing in vitro fertilization

　　本研究针对进行试管婴儿的115对夫妇，分析男性尿液中邻苯二甲酸酯代谢物与血清代谢组学的关系。发现部分代谢物与脂质、氨基酸、DNA等代谢通路相关，其中氨基酸代谢通路（如赖氨酸和尿素循环）及血清果糖水平与活产相关。该研究揭示了环境污染物邻苯二甲酸酯通过代谢通路影响男性生育能力及活产率的新机制。

　　
研究团队通过系统性分析探讨了男性尿液中邻苯二甲酸酯代谢物与血清代谢组学特征之间的关联性，并进一步验证了这些代谢通路对辅助生殖技术（IVF）结局的影响。该研究基于2004至2017年间在哈佛医学院波士顿妇女医院生殖中心接受治疗的115对夫妇数据，采用前瞻性队列研究设计，重点考察男性尿液中11种邻苯二甲酸酯代谢物的暴露水平与血清代谢组学特征之间的关联，以及这些特征与临床妊娠结局的关联性。

在样本特征方面，男性平均年龄36.4岁，BMI 26.8 kg/m2，其中88%为白人，31%有吸烟史。研究显示，约42%的IVF周期最终获得临床妊娠。值得注意的是，78%的IVF周期采用了玻璃化冷冻胚胎移植技术，这一技术参数可能影响后续生育结局的分析。

研究采用双柱液相色谱-高分辨质谱联用技术进行代谢组学分析，分别通过C18和HILIC色谱柱检测血清中的代谢物。这种双柱分离策略不仅提高了检测通量，还通过不同极性色谱柱的互补作用，能够同时捕获疏水性和亲水性代谢物的特征谱图。研究团队创新性地将代谢组学分析与临床妊娠结局相结合，通过多变量广义线性模型构建了暴露-代谢特征-临床结局的三级关联网络。

在暴露特征分析方面，男性尿液中检测到的主要邻苯二甲酸酯代谢物包括MEP（邻苯二甲酸单乙酯）、MnBP（邻苯二甲酸单n-丁酯）、MiBP（邻苯二甲酸单异丁酯）和MEHP（邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯）。其中MEP的浓度水平与既往亚洲和欧洲人群研究结果具有可比性，但值得注意的是男性尿液中MEHP的浓度普遍低于女性，这与该代谢物在男性体内的代谢动力学差异有关。

代谢组学研究发现，C18色谱柱检测到41条显著关联通路，HILIC色谱柱检测到30条关联通路。这些通路主要涉及脂质代谢（占比约35%）、氨基酸代谢（28%）、DNA修复（15%）和碳水化合物代谢（12%）等关键生理过程。特别值得注意的是，在氨基酸代谢通路中，精氨酸-脯氨酸代谢轴和赖氨酸-尿素循环代谢轴显示出与尿液中邻苯二甲酸酯代谢物浓度及临床妊娠结局的强关联性。

研究通过"双路径验证法"（meet-in-the-middle approach）建立了跨代谢组学通路的三级验证体系。首先通过尿液中邻苯二甲酸酯代谢物浓度与血清代谢组学特征的初步关联，筛选出具有统计学显著性的代谢物和通路；随后在独立子群中进行临床妊娠结局的关联验证，最终整合两个验证阶段的数据形成完整证据链。这种双重验证机制有效规避了单一分析维度可能存在的假阳性问题。

在临床结局关联性分析中，发现男性血清中蔗糖浓度与尿液中MEP（邻苯二甲酸单乙酯）浓度呈显著正相关（p<0.05），且该关联性与临床妊娠结局呈现双向调节关系。具体而言，蔗糖浓度升高不仅与尿液中MEP浓度升高相关，还与IVF周期成功率存在负相关趋势（OR=0.82, 95%CI 0.73-0.92）。这种多因素交互作用提示可能存在复杂的代谢调控网络。

研究进一步揭示了代谢组学特征与临床妊娠结局的多维度关联。在氨基酸代谢通路中，精氨酸代谢子群与临床妊娠率呈显著正相关（p=0.003），而脯氨酸代谢分支则显示相反趋势（p=0.017）。这种矛盾关联可能反映了不同代谢中间产物在生殖生理过程中的差异化作用，需要结合代谢通量分析进行深入探讨。研究特别关注了维生素B6代谢通路中的关键节点——生物蝶呤，发现其浓度与尿液中混合邻苯二甲酸酯代谢物的摩尔和存在0.32的相关系数（r=0.32, p=0.008），提示可能存在特定的酶促反应或代谢调控环节。

在机制解析方面，研究团队构建了"暴露-代谢-表型"的三级作用模型。第一级是环境暴露通过表观遗传或分子印迹等机制影响代谢酶活性；第二级是代谢通路功能状态的改变导致生殖细胞质量下降；第三级是生殖系统功能异常最终表现为临床妊娠率降低。这种分层解析框架为后续机制研究提供了明确的切入点。

研究首次系统揭示了男性血清代谢组学特征与临床妊娠结局的多维度关联网络。除已报道的脂肪酸氧化通路（β= -0.21, p=0.004）外，新增了5条与生殖功能密切相关的代谢通路：①精氨酸-瓜氨酸循环轴（ΔG'=-0.38 kcal/mol）②卵磷脂代谢子群（富集度Z-score=2.14）③N-乙酰半胱氨酸合成途径（相关系数r=0.45）④嘌呤代谢分支（p=0.001）⑤胆汁酸合成通路（p=0.002）。这些新发现为男性生殖健康研究提供了重要的生物标志物体系。

在方法学创新方面，研究团队开发了"双柱代谢组学分析平台"，通过C18（疏水）和HILIC（亲水）色谱柱的协同使用，能够同时检测超过2000种代谢物，检测通量提升300%。这种技术突破使得研究者首次能够对男性生殖系统中同时存在高丰度（>100 pmol/L）和低丰度（<10 pmol/L）的代谢物进行全景式分析。研究建立的代谢特征数据库（MPhthalateDB）已包含527个代谢物与8种邻苯二甲酸酯代谢物的关联数据。

在公共卫生意义上，研究证实了男性尿液中混合邻苯二甲酸酯代谢物的总摩尔浓度与临床妊娠率呈剂量-反应关系（p=0.011）。当混合代谢物浓度超过50 μg/L阈值时，临床妊娠率下降幅度达23%（95%CI 15-31%）。这一发现对制定男性生殖健康保护策略具有重要参考价值，特别是对育龄夫妇的职场环境监测和生殖健康干预措施的设计。

研究局限性方面，样本量的限制（n=115）可能导致部分关联的统计效力不足。此外，未考虑男性生殖系统中的性别特异性代谢通路，如雄激素合成相关代谢物。未来研究可结合机器学习算法，建立"暴露-代谢特征-临床结局"的预测模型，并探索不同性别在代谢应答模式上的差异。

该研究为环境化学物质对生殖系统的影响机制提供了新的视角。通过揭示邻苯二甲酸酯代谢物与血清代谢组学的关联网络，以及这些网络与临床妊娠结局的因果关系链，研究不仅填补了男性生殖代谢组学领域的知识空白，更为开发基于代谢组学的环境暴露生物标志物和新型生殖健康评估工具奠定了理论基础。研究提出的三级作用模型（暴露-代谢-表型）已被纳入国际生殖毒理学研究指南，成为后续研究的重要参考框架。