随着工业技术的快速发展，水源和土壤的重金属污染日益严重，严重危害人类的生殖健康。目前对重金属雄性生殖毒性的分子机制尚未明确，也缺乏特异性的毒性标记物。本研究以线粒体为靶点，采用蛋白质组学技术结合siRNA技术，就镉、锰和铅对睾丸间质细胞的毒性作用及其机制进行了深入的探讨。研究取得了较为创新的实验结果，为临床男性性功能低下的治疗提供实验依据，同时也为雄性生殖毒性体外评价替代模型的建立提供重要的借鉴。研究内容包括两部分：一是线粒体内蛋白二氢硫辛酰胺脱氢酶（Dihydrolipoyl dehydrogenase, DLD）在重金属（镉、锰、铅）对Leydig细胞毒性机制中的研究；二是线粒体作为靶细胞器在醋酸铅对Leydig细胞毒性作用中的研究。.应用蛋白质组学技术，在镉暴露的睾丸间质细胞中鉴定出32个差异表达蛋白，有13个为线粒体相关蛋白。在差异表达蛋白相互作用通路中，DLD位于通路的中心，与睾酮的合成通路相关。R2C细胞中DLD表达随着镉浓度的增加，在蛋白和基因水平上均呈现为显著下调。作为DLD的下游信号分子，细胞内cAMP水平也随着镉浓度的增加而显著下降。跟镉一样，锰和铅都能抑制Leydig细胞合成孕酮的功能，并且都能显著下调DLD的蛋白表达水平。为了证实DLD与重金属抑制类固醇激素分泌毒性作用机制的相关性，我们采用siRNA技术干涉DLD的基因表达。结果显示，DLD的基因表达沉默与重金属镉、锰和铅对R2C细胞的毒性作用一样，都可以显著抑制类固醇激素合成酶StAR，CYP11A1和3HSD的蛋白表达水平，从而抑制孕酮的生成。体内实验部分，重金属暴露的大鼠睾丸组织同样验证了DLD的低表达水平。.类固醇激素的合成依赖于线粒体内MEK1/2和ERK1/2的活化，而两者的磷酸化由线粒体内的PKA所激活。在重金属铅对睾丸间质细胞毒理作用的研究中发现，其毒性作用与线粒体密切相关。铅促使睾丸间质细胞内cAMP水平下降，cAMP的下降同时抑制线粒体内PKA蛋白的表达，从而抑制线粒体内MEK1/2和ERK1/2的磷酸化，进而影响StAR的活化，抑制孕酮的合成和分泌。扫描电镜结果还发现，铅能够抑制线粒体的融合，而线粒体的融合与激素分泌密切相关。据此我们采用siRNA技术干涉线粒体融合蛋白Mfn-2的基因表达。结果显示，该基因的表达沉默抑制类固醇激素合成酶StAR蛋白的表达和孕酮的生成。