DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影响

DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影响 DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影 响 第11卷第5期 2010年1O月 北华大学(自然科学版) JOURNALOFBEIHUAUNIVERSITY-(NaturalScience) Vo1.1lNo.5 0et.2010 文章编号:1009-4822(2010)05-0416-04 DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影响 李环.,张洋婷,刘呈惠,黄丽娜,白陆,靳曙光 (1.北华大学公共卫生学院,吉林吉林132013;2.哈尔滨医科大学公共卫生学院,黑龙江哈尔滨150081) 摘要:目的利用成熟雄性大鼠为动物模型研究邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对哺乳动物生长发育及生殖的毒性作 用.方法将4O只健康雄性sD大鼠随机分成4组,分别为500,250,50mg/(kg?d)3个染毒组和1个对照组, 灌胃量为5mlVkg体质量,灌胃法连续给药6周.对体质量,脏器系数等指标进行称量;对附睾中精子密度,精子 畸形率等进行检测;对睾丸的组织学形态进行观察.结果与对照组比较,中,高剂量组体质量,睾丸,附睾及睾丸 脏器系数指标有统计学意义(P<0.05);体质量,右侧睾丸和右侧附睾与染毒剂量呈负性相关(r=一0.77103,P< 0.001;r=一0.6389,P<0.001;r=一0.6185,P<0.05).高,中剂量组精子密度,精子活率分别与对照组和低剂 量组比较均降低,差异均有统计学意义(P<0.05);高,中剂量组总畸形率分别与对照组和低剂量组比较均增 高,差异均有统计学意义(P<0.05).结论一定剂量的邻苯二甲酸二丁酯对大鼠的 生长发育及睾丸功能具有 毒性作用. 关键词:邻苯二甲酸二丁酯(DBP);生精细胞;大鼠 中图分类号:R697文献标志码:A EffectsofDBPontheStructureandFunction ofTestesintheMaleRats LIHuan,ZHANGYang—ting,,LIUCheng—hui,HUANGLi.Ha,BAILu,JINShu—guang (J.PublicHealthCollegeofBeihuaUniversity,Jilin132013,China; 2.PublwHealthCollegeofHarbinMedicalUniversity,Harbin150081,China) Abstract:ObjectiveTostudyeffectsofDBPonthemammaliandevelopmentandreproductivetoxicitybyusing mazeratsasanimalmode1.MethodFortyhealthmaleSprague— Dawleyratswererandomlydividedinto/'our groupsandwereadministeredrespectivelywith0(controlgroup),50,250,500mg/(kg?d)DBPwater solutionbyintragastricadministrationconsecutivelyfor6weeksandthedoseofintragastficadministrationis 5mL/kg.Bodyweightandvisceracoefficientwereweighed;spermdensityandspermabnormalrateinthe epididymisweredetected;thehistologicalchangeofthetestiswasexamined.ResultsThebodyweights,testes, epididymisandthecoefficientoftesticularvisceraofmiddledosegroupandhighdosegrouphavestatistical significancecomparedwiththoseinthecontrolgroup(P<0.05).Thenegativecorrelationwassignificantin bodyweight,righttestes,rightepididymisandthedoseofDBPwatersolution(r=一 0.77103,P<0.001;r= 一 0.6389,P<0.001;r=一 0.6185,P<0.05).Thespermdensitiesandmotilityrateinmoderateandhigh dosegroupsalsodecreasedsignificantlycomparedwiththoseofcontrolandgrouplowdosegr oups.Fhe 牧稿日期:2010-07.27 基金项目:吉林市科技发展项目(201032239);北华大学大学生国家级创新项 目(091020129) 作者简介:李环(1978一),男,讲师,硕士,主要从事环境卫生学研究; 通信作者:靳曙光(1966一),男.副教授,博士,主要从事环境卫生学研究. 第5期李环,等:DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影响417 differencesallhavestatisticalsignificance(P<0.05).Thecon— abnormityrates'inmoderateandhighdosegroups alsoincreasedmoresignificantlythanthoseofcontrolgroupandlowdosegroups.Thediffere ncesallhave statisticalsignificance(P<0.05).ConclusionSomedoseDBPintakehastoxiceffectsonm ammalian developmentandtestisfunctionsofrats. Keywords:dibutylphthalate(DBP);spermatogeniccells;rat 近年来,生殖健康问题日益突出,不孕不育等 各种生殖系统疾病的发病率逐年升高,其中不育的 原因大约有50%来自男性,这又有70%,90%是 源于精子出现障碍.种种迹象表明:男性生殖健 康与环境内分泌干扰物密切相关.已知邻苯二甲酸 二丁酯(DBP)是造成雄性生殖毒性的重要内分泌 干扰物之一,其对男性生殖健康带来的损害也广泛 引起全世界的关注,有关邻苯二甲酸二丁酯对雄性 生殖系统影响的研究多种多样,至今有关邻苯二甲 酸二丁酯对睾丸生精细胞的影响和作用机制尚未 有明确的结论.本研究采用DBP对大鼠灌胃染毒, 初步探讨内分泌干扰物(DBP)的生殖毒性及生精 功能障碍发生机制,为临床男性不育诊断,治疗提 供新的依据和手段. 1材料与方法 1.1材料 DBP:分析纯,纯度99.5%(上海化学厂);光 学显微镜XSZ-0800(南京江南光学仪器厂);伟力 彩色精子质量检测系统(北京伟力新世纪发展有 限公司). 1.2方法 1.2.I实验动物选择及处理 6周龄清洁级雄性Sprague—Dawley大鼠40只,经 适应性饲养7d,并确认正常后纳入实验.按体质量随 机分为3个染毒组:高剂量组[500mg/(kg?d)], 中剂量组[250mg/(kg?d)],低剂量组[50mg/ (kg?d)],另设一个溶剂对照组,灌胃量为5mL/kg 体质量,连续灌胃6周,给予17欠/d.颈椎脱臼法处死 大鼠,分离睾丸组织,固定,包埋,切片. 1.2.2脏器系数检测 实验结束后,称取动物体质量,然后麻醉处死 动物,取右侧睾丸,附睾,立即称重,计算脏器系数: 脏器系数=脏器湿重/动物体质量×100%. 1.2.3精子质量分析 麻醉处死动物后,取两侧附睾,制备精子滤液. ?的电热恒温水浴箱中进行.采用伟 操作均在37 力wUY.9000彩色精子质量检测系统进行精子密 度,精子活率及总畸形率分析检测. 1.2.4睾丸组织病理学镜检 麻醉处死大鼠后,取出右侧睾丸,采用常规 HE染色制作睾丸组织切片.光学显微镜200倍下 观察生精上皮细胞的层次,形态结构,脱落的细胞 及管腔受损程度. 1.2.5统计学方法 采用SPSS13.0软件包进行分析,参数检验多 样本间比较采用单因素方差分析检验,组间比较采 用t检验,用?S表示;相关性分析采用Spearman 分析,相关系数用r表示. 2结果 2.1大鼠体质量,睾丸和附睾质量及脏器系数 检测 大鼠体质量,睾丸和附睾质量及脏器系数检测 结果见表1. 表1各组大鼠体质量,睾丸和附睾质量及其脏器系数比较(?S) Tab.1Comparisonofratsbodyweight,testisandepididymisweightandorgancoefficientbet weeneachgroup(?S) 注:与对照组比较P<0.05. 从表1可见,对照组及各染毒组中体质量,睾高剂量组分别与对照组比较,体质量, 睾丸,附睾及 丸及附睾指标逐渐降低,脏器系数指标也降低;中,脏器系数指标均有统计学意义 (P<0.05);并且体 418北华大学(自然科学版)第11卷 质量,右侧睾丸和右侧附睾与染毒剂量呈负性相关 (r=一0.6989,P<0.001;r=一0.7710,P< 0.001;r=一0.6185,P<0.05),提示随着染毒剂 量的增加,大鼠体质量,右侧睾丸和右侧附睾质量 也下降. 2.2精子质量分析 各组大鼠精子密度,精子活率及总畸形率分析 结果见表2. 表2各组大鼠精子密度,精子活率及总畸形率分析结果(?S) Tab.2Analysisresultsofspermdensity,spermmotilityandt0taJmalformationratesbetween eachgroup(~?sJ 注:与对照组比较P<0.05;A与低剂量组比较P<0.05. 由表2可见,各染毒组的精子密度,精子活率则,结构完整,管腔中无脱落的细胞,支持细胞的数 依次下降,高,中剂量组精子密度,精子活率分别与量和结构正常;低剂量组与对照组比较没有明显差 对照组和低剂量组比较均降低,差异均有统计学意别;中剂量组睾丸曲细精管排列,但直径变小, 义(P<0.05);各染毒组总畸形率明显上升,高,中间质增宽,生精上皮层次减少,而且有生精细胞脱 剂量组总畸形率分别与对照组和低剂量组比较均落现象;高剂量组睾丸曲细精管排列明显不规则, 升高,差异均有统计学意义(尸<0.05).生精上皮细胞严重受损,支持细胞锐减,且呈现空 2.3DBP对大鼠睾丸组织形态学的影响泡样改变(见图1). 光镜下观察发现:对照组睾丸曲细精管排列规 对照组大鼠睾丸组织(HE染色×200)低剂量组大鼠睾丸组织(HE染色×200) 中剂量组大鼠睾丸组织(HE染色x200)高剂量组大鼠睾丸组织(HE染色×200) 图1DBP对大鼠睾丸组织形态学影响 Fig.1EffectsofDBPonhistomorphologyofrattestis 3讨论嚣嘉 邻苯二甲酸酯类物质(phthalates,PAEs)是广泛种邻苯二甲酸酯类,其中邻苯二甲酸二丁酯的含 第5期李环,等:DBP暴露对雄性大鼠睾丸结构与功能的影响419 量最多,是造成雄性生殖毒性的重要内分泌干扰物 之一,其稳定性高,水溶性低,脂溶性强,毒性也较 强,易吸附在有机物及颗粒物表面,并通过食物链生 物富集于各种水生生物,两栖动物及哺乳动物体内 的脂肪组织中,从而发挥各种内分泌干扰毒性,通过 各种途径影响男性生殖系统,从而降低男性生育力. 因此,其对男性生殖健康带来的损害也广泛引起全 世界的关注.有关DBP对雄性生殖系统影响的研究 多种多样,但至今有关DBP对睾丸的影响和作用机 制尚未有明确的结论. 3.1DBP对大鼠体质量,睾丸和附睾质量及脏器 系数的影响 脏器系数是反映器官发育和功能状态的一种 指标.本实验研究表明:睾丸系数在500mg/kg剂 量时明显减小,说明在该剂量下,睾丸的发育受到 了一定的影响.体质量,右侧睾丸和附睾与染毒剂 量呈负性相关,说明DBP可以影响大鼠的食欲,新 陈代谢.对附睾等这些对雄激素敏感的器官来说, 其各自器官系数均随染毒剂量的增加而减小,这与 母体宫内染毒对子代的发育影响较为相似. 3.2DBP对精子质量的影响 内分泌干扰物可以通过对睾丸支持细胞的打 击直接作用于各级生精细胞,造成精子数量,死亡 率的异常.通过体外研究发现,邻苯二甲酸酯可 进入和作用于胚胎期生精小管索部位,通过干扰存 在于生精细胞和支持细胞问能量传递链的功能而 诱导生精细胞的变性,退化...本实验结果显示, 随着染毒剂量的增加,大鼠附睾中精子数目减少, 精子活率下降,精子畸形率增高.说明DBP可使睾 丸屏障遭到破坏,进而影响生精上皮的功能,导致 精子数目减少.DBP也通过破损的血睾屏障作用 于支持细胞,对各种生精细胞产生致畸作用. 3.3DBP对大鼠睾丸组织形态学的影响 曲细精管上皮由生殖细胞和支持细胞组成,是 精子的发源地.从图1可以看出,对照组和低剂量 组睾丸病理切片无异常改变,曲细精管内的生精上 皮由正常的生精细胞和支持细胞组成,可见各种水 平的生精细胞出现在同一管腔上皮上,说明有正常 的生精过程.而随着染毒剂量的加大,曲细精管生 精上皮退化变性,生精细胞排列紊乱,生精细胞脱 落至曲细精管管腔面,甚至有部分曲细精管内的生 精细胞耗竭,支持细胞呈空泡样改变.睾丸中有的 曲细精管仅见精原细胞和精母细胞,睾丸组织的病 理变化随剂量的增加而逐渐严重,具有剂量反应关 系.可能是某种环节导致精原细胞向精子细胞分化 障碍,从而最终抑制睾丸生精细胞的成熟【. 综上所述,睾丸和附睾是DBP等类物质较为 敏感的靶器官,DBP对生殖细胞,支持细胞的结构 造成破坏,同时伴有数量减少,也影响精子密度,精 子活率及精子总畸形率,从而导致精子质量下降, 最终影响生育力.总之,一定剂量的邻苯二甲酸二 丁酯对大鼠的生长发育及睾丸功能具有毒性作用. 参考文献: [1]DadaR,GuptaNP,KucheriaK.MolecularScreeningfor YqMicrodeletioninMenwithIdidopathicOligozoo— spermiaandAzoospermia[J].BioSci,2003,28:163—164. 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