氨基甲酸酯和拟除虫菊酯农药暴露的男性生殖毒性研究

【摘要】： 第一部分农药西维因职业暴露的精子遗传毒性研究 西维因是一种重要的氨基甲酸酯农药，数十年来一直被广泛生产和使用。为研究西维因暴露导致的精子遗传毒性作用，尤其是精子DNA损伤和染色体畸变，我们分析了农药厂西维因暴露工人和内、外对照组研究对象的常规精液参数以及精子运动性和前向性参数；使用断端脱氧核酸转移酶末端标记法(TUNEL)分析了DNA链断裂阳性率以提示精子DNA损伤程度；利用多色荧光原位杂交(FISH)技术研究了X、Y和18号染色体的数目畸变和非整倍体。结果显示：暴露组与外对照组的精子±8.88％)显著高于内对照(13.36±12.17％)和外对照(13.92±7.15％)，(P=0.035和P=0.030)；暴露组的精子性染色体双体率为0.661±0.238％，显著高于外对照组(0.386±0.140％)(P=0.001)；并且暴露组的精子18号染色体双体率(0.276±0.126％)分别显著高于内、外对照组(0.195±0.094％和0.124±0.068％)(P＜0.05和P＜0.01)。此外，本研究还发现暴露组精子的性染色体和18号染色体缺体率显著高于外对照(P＜0.01)，研究中观测到的非整倍体率和染色体数目畸变率在暴露组和对照之间也有显著性差异(P＜0.05和／或P＜0.01)。通过相关性分析发现性染色体双体率、非整倍体率和精子畸形率之间存在正相关关系(r=0.564和r=0.555，P＜0.01)。这些结果提示，西维因暴露不仅可引起精子的形态学缺陷，还可通过引起精子发生过程中的DNA链断裂或染色体数目畸变造成相应的遗传毒性作用，是一种潜在的遗传毒性物质。这些结果也提示西维因暴露引起的精子毒性作用可能与不良生殖结局有关。 第二部分农药氰戊菊酯职业暴露的精子遗传毒性研究 拟除虫菊酯农药氰戊菊酯在世界范围内被广泛生产和应用。为研究氰戊菊酯诱导的精子遗传毒性作用，尤其是染色体畸变，我们分析了农药厂氰戊菊酯暴露工人和内、外对照组研究对象的常规精液参数及精子运动性和前向性参数；利用多色FISH研究了X、Y和18号染色体的染色体数目畸变和非整倍体。结果显示：暴露组和外对照组的精子总畸形率有显著差异(P=0.024)；对于非整倍体，暴露组精子的性染色体双体率为0.742±0.131％，显著高于内对照组(0.563±0.135％)和外对照组(0.386±0.140％)(P＜0.01)，并且暴露组精子的18号染色体双体率(0.326±0.069％)分别显著高于内、外对照组(0.195±0.094％和0.124±0.068％)(P＜0.01)。研究还发现暴露组精子的性染色体和18号染色体缺体率显著高于外对照和内外对照(P＜0.01)，实验中观测到的精子非整倍体率和染色体数目畸变率在暴露组和对照之间也有显著差异(P＜0.05和／或P＜0.01)。此外，通过相关性分析发现性染色体和18号染色体的缺体率和染色体数目畸变率之间存在正相关关系(r＞0.70，P＜0.01)，且性染色体双体率、非整倍体率和精子畸形率之间也存在正相关关系(r=0.530和r=0.536，P＜0.01)。这些结果提示，氰戊菊酯或其代谢物不仅可引起暴露工人精子的形态学缺陷，同时通过引起精子发生过程中的染色体数目畸变造成相应的遗传毒性作用，是一种潜在的遗传毒性物质。 第三部分普通人群拟除虫菊酯农药内暴露水平与精液质量的相关性研究 拟除虫菊酯农药是一类在农业和日常生活中最常用的杀虫剂。以往的动物实验和有限的职业人群研究结果提示拟除虫菊酯暴露和雄／男性生殖毒性间有关联，尤其表现为精液质量的改变。本部分研究旨在探讨中国男性人群尿液中拟除虫菊酯主要代谢产物3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)的内暴露水平是否与精液质量的改变有关。研究对象为来自生殖健康门诊的376名符合入选标准的中国汉族男性。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)，我们分析了研究对象尿液中的3-PBA浓度，并进行了肌酐(CR)校正。精液质量评价包括：精液容积、精子浓度、一次射精总数、精子活动力和九项精子前向性和运动性参数。这些精液参数按照WHO参考值分为正常和异常，并同时进行连续变量和分类变量的分析。对照组为四项精液质量参数均高于参考值的男性。研究发现，校正后3-PBA浓度的中位数为0.879μg／g.CR。研究结果提示：3-PBA暴露层次的增加与精子浓度的下降有关联(第一、二、三、四层次的相对危险度分别为1.00、1.31、1.73和2.04；趋势P值为0.027)，而与精液容积、一次射精总数和精子活动力等没有显著关联；与校正3-PBA水平相关的精子前向性和运动性参数只有直线速度(VSL；P=0.003)和曲线速度(VCL；P=0.039)。3-PBA水平和精液质量间的关系提示，拟除虫菊酯农药暴露对成年男性的生殖系统具有一定的影响。 第四部分精子端粒长度与精子非整倍体的相关性研究 精子染色体畸变，尤其是精子非整倍体，是造成不育、流产和一些先天性疾病的重要原因。端粒长度则是维持染色体稳定性的关键因素。端粒的减短和损耗可导致染色体对端融合和基因组不稳定，进而出现非整倍体。为同时分析精子的端粒长度和非整倍体以及其间的可能关联，我们建立了新方法18C-Q-FISH和17T-Q-FISH，即利用人类端粒肽核酸(PNA)探针分别和18号染色体着丝粒探针或17号染色体亚端粒探针进行组合。并同时应用了传统的18XY-FISH方法。结果发现，精子相对端粒长度与非整倍体率的相关性强于直接检测到的端粒长度，且18C-Q-FISH的准确性和稳定性优于17T-Q-FISH。采用18C-Q-FISH方法，我们发现精子相对端粒长度和精子非整倍体率之间存在显著的负相关关系(r=-O.711，p=O.021)。这些结果不仅直接提示人类精子端粒长度和非整倍体之间的关系，而且证明18c-Q-FISH是精子染色体分析的有效方法之一。