实验证据与分子对接显示红曲霉（Monascus purpureus）红色素对羟基磷灰石纳米颗粒诱导的雄性大鼠睾丸损伤具有保护作用

为何微小颗粒与天然色素重要

纳米技术正迅速从实验室走向医疗器械、骨植入物，甚至日常用品。其中最常用的材料之一是羟基磷灰石纳米颗粒，这些微小晶体与我们骨骼和牙齿中的矿物成分极为相似。尽管在理论上看起来安全，但科学家越来越担心长期暴露可能对像睾丸这样敏感器官造成的影响。本研究探讨了一种传统食用真菌红曲霉（Monascus purpureus）产生的鲜红色素能否保护雄性生殖系统免受这些纳米颗粒造成的损伤。

有益的骨材料何时变为有害

羟基磷灰石纳米颗粒因其生物相容性好且易于成形而受工程师青睐。但它们极小的尺寸使其能够在体内迁移，并在细胞内引发有害氧代谢产物的过度生成。在雄性大鼠中，长期口服暴露于这些颗粒严重损害了睾丸。动物表现出精液质量下降，活动精子减少、死精或畸形精子增多，以及负责产生精子的组织出现明显结构损伤。激素水平也被打乱，睾酮下降，控制睾丸的脑—垂体信号失衡。综合这些变化表明生育能力受到了直接冲击。

有数百年历史的红色真菌展现希望

红曲霉（Monascus purpureus）是长期用于东亚与东南亚烹饪的真菌，用于发酵食品并赋予其鲜明的红色。其色素包括能够中和活性氧分子并抑制炎症的天然化合物。研究者将不同剂量的这些红色素喂给雄性大鼠，单独给药或与羟基磷灰石纳米颗粒同时给药，持续50天。单独使用色素并未干扰生育力、睾丸结构或激素。但当与纳米颗粒共同给药时，色素显著减轻了大部分损伤，且保护效应随着色素剂量增加而增强。在最高剂量下，精子运动性、生存率与形态在很大程度上恢复，睾酮及其他生殖激素也向正常水平回归。

红色素如何平息细胞内混乱

在睾丸内，细胞不断在损伤与保护过程之间取得平衡。纳米颗粒暴露将这种平衡推向危险一侧：氧化应激标志物显著上升，关键的炎症开关高度激活，程序性细胞死亡的信号增加。细胞用来回收废弃组分的机器——被称为自噬的清理过程——也被过度激活，这种过度从有益的清理可能转变为自我毁灭。红色素逆转了许多这些变化。它们减少了表明膜损伤的脂质过氧化产物累积，恢复了抗氧化分子谷胱甘肽的健康水平，并降低了炎症与细胞死亡标志物。若干控制细胞回收过程的基因的活性也更接近健康动物的模式，提示这些色素有助于恢复更平衡的清理机制，而不是简单地将其关闭。

窥见分子层面的“握手”

为了更直接地探讨色素如何影响细胞回收，团队使用计算建模来观察两种主要色素分子——单红胺（monascorubramine）与红斑胺（rubropunctamine）——如何与一个关键的自噬蛋白LC3B配位。模拟显示，这两种化合物均能紧密嵌入LC3B的活性区域，形成比参考分子更稳定的相互作用。虽然这不能证明因果关系，但暗示色素可能与细胞的回收机器发生物理相互作用，微调其活性，而不仅仅作为通用抗氧化剂发挥作用。

对保护生育力的意义

综合来看，该研究表明尽管羟基磷灰石纳米颗粒在医学上有价值，但长期暴露会在大鼠中严重破坏雄性生殖功能。红曲霉的红色素像多重防护盾一样，缓解氧化应激、抑制炎症、降低过度的细胞死亡与自噬，从而最终保护了精子健康与睾丸结构。尽管在将这些发现应用于人类之前仍需更多研究，但该研究提示天然膳食化合物可能有助于抵消现代生活中纳米材料广泛使用所带来的一些隐性生殖风险。

引用: Sadek, D.I., Yousef, M.I., El-Tabakh, M.A.M. et al. Experimental and molecular docking evidence for the protective role of Monascus purpureus red pigments against hydroxyapatite nanoparticle-induced testicular injury in male rats. Sci Rep 16, 10992 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44061-y

关键词: 纳米颗粒毒性, 男性生育力, 抗氧化天然产物, 睾丸健康, 红曲色素