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EMP暴露对雄鼠生殖内分泌功能的影响及其相关机制的研究

杨明娟  
【摘要】:电磁脉冲(Electromagnetic pulse,EMP)是一种前沿快、频谱宽的高能电磁波,在工业、医学等领域的应用日益广泛,其生物学效应已成为学术界研究的热点。随着未来生存环境中电磁污染的持续增加,揭示电磁辐射对健康的潜在危害及其机理已成为相关学科共同面临的重要课题。 大量研究表明电磁辐射具有生殖内分泌毒性和遗传毒性。亲代电磁辐射暴露对雄性子代生殖健康的远期遗传毒性也已有报道,但其相关机制尚不明确。下丘脑-垂体-性腺轴(Hypothalamic-pituitary-gonadal axis,HPGA)是调控动物生殖系统发育和功能的核心。抑制性神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是其中重要的调节物质,它主要通过下丘脑中其A型受体调节促性腺激素释放激素(Gonadotropin-releasing hormone,GnRH)分泌,促使腺垂体分泌相关激素,实现生殖内分泌功能的调控,因此下丘脑GABA_A受体的正常表达对生殖内分泌功能的调控起着重要的作用。我们前期研究发现,一定强度EMP辐照后可引起雄性子代下丘脑GABA含量升高。 基于以上的理论基础及研究结果,本实验以SD大鼠为研究对象,从形态结构、激素水平和神经递质等方面,采用免疫组织化学法、放射免疫测定法、荧光定量PCR等方法,研究EMP辐照后对雄性大鼠及雄性子代生殖内分泌功能的影响,并探讨其相关机制。 目的 探讨EMP辐照对雄性大鼠及雄性子代大鼠生殖内分泌功能的影响及其相关机制。 方法 1、幼龄(5周龄)和成年(8周龄)雄性SD大鼠分别接受200 kV/m,400次脉冲的EMP辐照后,采用放射免疫测定法检测不同周龄大鼠血清中促性腺激素释放激素(GnRH)、卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)和睾酮(T)的水平;采用Western blot法观察EMP辐照后不同周龄雄性大鼠下丘脑中GABA_A受体的表达变化。 2、亲代雄性大鼠交配前接受200 kV/m,0次、100次或400次脉冲EMP辐照后: (1)采用光镜和电子显微镜观察EMP辐照后其雄性子代垂体和睾丸结构的变化; (2)采用放射免疫测定法(RIA)检测其雄性子代血清激素的水平的变化,采用明胶薄膜法观察子代大鼠精子顶体酶的反应,观察子代精子数量、畸形率及其交配行为的变化; (3)采用高效液相色谱法检测雄性子代下丘脑GABA含量,采用Western blot、免疫组织化学方法和荧光定量PCR观察雄性子代下丘脑GABA_A受体的表达变化。 结果 1、EMP辐照对不同周龄雄性大鼠血清激素水平的影响:雄性成年大鼠血清T水平辐照后0.5 h和12 h显著降低(P0.05),血清GnRH水平在辐照后6 h、48 h显著升高(P0.05);雄性幼龄大鼠血清T水平在辐照后0.5 h和3 h显著降低(P0.05),血清GnRH水平在辐照后各时间点有波动,辐照后12 h明显升高(P0.05);幼龄和成年大鼠经EMP辐照后FSH、LH含量均无显著性变化。 2、EMP辐照对不同周龄雄性大鼠下丘脑GABA_A受体水平的影响:与对照组相比,成年大鼠下丘脑GABA_A受体在EMP辐照后0.5 h显著增加(P0.05),持续至辐照后6 h(P0.05),随后逐渐减少,至辐照后48 h时又显著增加(P0.05);幼龄大鼠下丘脑GABA_A受体在辐照后3 h和12 h增加显著(P0.05),随后逐渐减少,至辐照后48 h时恢复至正常水平。 3、亲代EMP辐照对雄性子代垂体和睾丸形态结构的影响:光镜下观察到辐照组垂体和睾丸组织结构均无明显改变;电镜下观察到辐照组垂体有轻度的线粒体肿胀和内质网扩张,睾丸精原细胞和间质细胞出现不同程度内质网扩张、线粒体肿胀和空泡化现象。 4、亲代EMP辐照对雄性子代激素及精子形态功能的影响:亲代大鼠接受EMP辐照后其雄性子代血清T水平显著降低(P0.05),精子数量减少(P0.05),精子顶体酶反应明显降低,但对子代垂体和睾丸结构、精子畸形率和交配行为无明显变化。 5、亲代EMP辐照对雄性子代下丘脑GABA_A受体的影响:与对照组相比,辐照组子代下丘脑GABA_A受体mRNA表达较对照组子代明显升高,分别为对照组的1.12倍和2.04倍;辐照组子代下丘脑中神经递质GABA和GABA_A受体蛋白含量明显升高(P0.05);辐照组子代下丘脑弓状核GABA_A受体阳性神经元数增多,光密度值显著增高,100次脉冲组子代室旁核GABA_A受体阳性神经元显著增多,400次脉冲组光密度值显著增高(P0.05)。 结论 1、不同周龄雄性SD大鼠接受200 kV/m,400次脉冲的EMP辐照后可引起辐照后不同时间点血清激素GnRH、T含量的改变,可引起GABA_A受体含量呈波动样变化。 2、亲代雄性大鼠交配前接受200 kV/m,100次或400次脉冲EMP辐照后可引起其雄性子代血清T水平下降、精子数量减少、精子质量下降和GABA含量及GABA_A受体表达的升高。 3、在本实验条件下EMP对雄性大鼠及雄性子代生殖内分泌功能有一定程度影响,其原因可能与下丘脑GABA_A受体表达的改变有关,但其具体作用机制还需进一步研究。


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