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氰戊菊酯农药的生殖毒性研究及其相关机理探讨

姚克文  
【摘要】: 农药是一大类重要的环境污染物,在人类的生产和生活环境中普遍存在。近年来由于有机磷和有机氯农药毒性高,在环境中残留量大,对环境污染严重,在很多国家被禁止使用,而拟除虫菊酯类农药高效、低毒被广泛使用。拟除虫菊酯类农药能够影响血清及睾丸中性激素水平和酶的活性,有明显的生殖毒性作用。拟除虫菊酯也是一种环境雌激素,具有类雌激素样作用,可通过影响支持细胞的功能来干扰下丘脑-性腺轴的调节作用,使精子发生过程受损,导致少精子、无精子。氰戊菊酯(fenvalerate;Fen),作为一种Ⅱ型拟除虫菊酯农药,其毒性作用小,适用范围广。本课题选择Fen,立足于动物实验,探讨其雄性生殖毒性及其作用的机理。 本研究旨在探讨Fen对雄性大鼠精子计数、活力、生殖激素的影响,以及其对生精细胞的毒性作用。实验采用成年雄性SD大鼠,按体重每日灌胃一次,分别以0、20、40、80mg/kg剂量的Fen连续灌胃染毒15 d和30 d。按常规方法进行精子计数和精子活力检测,应用放免法和化学发光免疫法测定大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)、睾酮(T)、雌二醇(E_2)和睾丸匀浆中T、E_2水平;附睾和睾丸石蜡包埋后切片,HE常规染色,用免疫组织化学方法检测大鼠生精细胞中Bax、Bcl-2两个凋亡相关蛋白的表达;利用分子生物学技术,用Western Blot检测Bax蛋白的表达,用RT-PCR和Real-Time PCR对bax和bcl-2的mRNA水平进行半定量,分别从蛋白和mRNA水平来对免疫组化的结果进行校正。 Fen染毒15 d时,与0mg/kg组相比,40 mg/kg剂量组精子数量明显减少(P0.01),20和40 mg/kg组睾丸匀浆中T水平显著降低(P0.01,P0.05),血清LH、FSH水平随染毒剂量的增加而升高,且FSH水平和染毒剂量有显著的剂量-效应关系(P0.05);睾丸生精小管管腔直径随着染毒剂量的增高而逐渐减小,在Fen 40mg/kg组极显著的减小(P0.01);间质细胞数量减少,排列紧密,细胞萎缩,胞浆嗜酸性增强,核致密深染;大鼠睾丸生精细胞中Bax蛋白的阳性表达随着染毒剂量的增加逐渐增强,40mg/kg组表达显著增强(P0.01),Bcl-2蛋白的阳性表达则随着染毒剂量的增加逐渐减弱,20、40mg/kg剂量组表达显著减弱(P0.05,P<0.01);Bax蛋白量随着Fen染毒剂量的增加而有增多的趋势,Fen 40mg/kg组Bax蛋白的量较多;bax基因随着染毒剂量的增大而表达增强,但各组间差异不显著;随着染毒剂量的增加bcl-2基因的表达在各组间无差异。 Fen染毒至30 d时,各组间精子数量差异不显著,与0mg/kg组相比,40mg/kg剂量组(a+b)级精子活力显著降低(P<0.05),血清LH、FSH水平随染毒剂量的增加而升高,但差异不显著;实验组生精小管管腔直径都发生极显著的减小(P<0.01);间质细胞数量减少,排列紧密,细胞萎缩,胞浆嗜酸性增强,核致密深染;40mg/kg剂量组生精上皮层数减少,部分管腔生精上皮脱落严重,仅残余少量支持细胞;大鼠睾丸生精细胞中Bax蛋白的阳性表达随着染毒剂量的增加逐渐增强,20、40mg/kg组表达极显著的增强(P<0.01),Bcl-2蛋白的阳性表达则随着染毒剂量的增加逐渐减弱,在40mg/kg剂量组表达极显著的减弱(P<0.01);Bax蛋白也有随着Fen染毒剂量增加而增多的趋势,但是不明显;bax基因的表达在40mg/kg剂量组显著减小(P<0.05),bcl-2基因在各组间无差异。 以上结果显示,Fen对雄性大鼠有明显的生殖毒性作用,能够改变血清和睾丸中的生殖激素水平,Fen还能够通过bcl-2(包括bax基因)基因家族参与大鼠睾丸中生精细胞凋亡的调控,引起睾丸中生精细胞的调亡。


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