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抗辐灵对微波辐射致雄性大鼠生殖损伤的保护作用及机制研究

姚斌伟  
【摘要】:随着科学技术飞速发展,微波技术广泛应用各个领域,微波辐射也广泛存在人们日常生活和工作环境之中。研究表明,微波辐射对生物体的多个系统有损伤作用,生殖器官是敏感靶标之一,尤其生殖健康关系到人类幸福和生存文明,所以对生殖器官的损伤和医学防护是近年的研究热点。目前尚缺高效、低毒、价廉的保护微波辐射致生殖损伤的药物,研制适合微波辐射致生殖损伤的药物用来预防和促进损伤的恢复有重要的社会和军事意义。本文旨在研究中药复方制剂—抗辐灵对微波辐射致生殖损伤防治作用、治疗作用及其有效剂量;在此基础上,以脂质过氧化反应和catsper1为切入点,探讨抗辐灵保护微波辐射致大鼠生殖损伤机制,为抗辐灵进入临床使用提供依据。 材料和方法 一、防治作用的探索研究:二级雄性Wistar大鼠100只,随机分为正常对照组(N)、辐射对照组(R)、小剂量组(S)、中剂量组(M)和大剂量组(L),每组20只,于辐射前7d每天灌胃给药1次,持续至辐射后7d,连续14d。给药量分别为L组给药量为4g/kg/d;M组给药量为2g/kg/d;S组给药量为1g/kg/d,N组和R组给予等比体积蒸馏水。采用平均功率密度为30mW/cm2微波辐射源进行全身均匀辐射,N组置于辐射盒内和辐射台上,不接受辐射。各组大鼠分别于给药7d(辐射后6h)、停药后6h(辐射后7d)、停药后7d(辐射后14d)、停药后14d(辐射后21d)处死大鼠,SCA精子图像分析系统检测大鼠精子活力参数,HE染色观测精子畸形率,光镜和电镜观察大鼠睾丸组织形态学和超微结构改变。 二、治疗作用研究:二级Wistar雄性大鼠120只,随机分为6组:正常对照组(N)、辐射对照组(R)、阳性药对照组(A)、小剂量组(S)、中剂量组(M)、大剂量组(L),每组20只。各组大鼠微波辐射后当天开始灌胃给药,每天1次,连续14d,给药量分别为L组3g/kg/d;M组1.5g/kg/d;S组0.75g/kg/d;A组给予4g/kg/d的安多霖;N组和R组给予等比体积的蒸馏水。微波辐射方法、实验动物处死取材时间和观察指标同“一、防治作用探索研究中相关内容”。 三、保护作用的机制研究:在上述具有保护作用动物模型上,于给药7d(辐射后7d)、停药后6h-14d(辐射后14-28d)采用酶标仪检测睾丸各组组织中脂质过氧化损伤指标MDA、抗氧化酶活性指标SOD和ATP水平;于给药7d(辐射后7d)、停药后6h(辐射后14d)采用WB、Real-time PCR和图像分析等技术检测正常对照组、辐射对照组、中剂量组睾丸组织中catsper1蛋白和基因表达变化。 实验结果 一、防治作用实验结果 (一)大鼠精子活动度的改变 30mW/cm2微波辐射后14d,大鼠精子AR和A+B级精子减少(p0.05),D级精子增加(p0.05);给药组与辐射对照组相比,中剂量组精子AR、A+B级和D级精子比例变化有统计学差异(p0.05或p0.01)。 (二)大鼠精子畸形率的改变 30mW/cm2微波辐射后7d-14d,大鼠精子畸形率升高(p0.05或p0.01);与辐射对照组相比,中、大剂量组于停药后6h-7d精子畸形率下降(p0.05)。 (三)大鼠睾丸组织学改变 30mW/cm2微波辐射后6h大鼠睾丸生精上皮疏松,生精细胞变性坏死,精子减少;辐射后7d明显加重,辐射后14d始见恢复。小剂量组与辐射对照组睾丸组织病变相似,程度稍轻。中和大剂量组损伤程度明显减轻,仅见生精上皮疏松,生精细胞变性脱落坏死偶见。 (四)大鼠睾丸超微结构 30mW/cm2微波辐射后7d,大鼠睾丸生精细胞见核染色质凝集、边移、坏死,核膜溶解,线粒体肿胀、空化;精子头部形态异常。中剂量组大鼠睾丸各级生精细胞结构基本正常,形态异常的精子和轻度肿大的线粒体偶见。 二、治疗作用实验结果 (一)大鼠精子活动度的改变 30mW/cm2微波辐射后14d,精子AR和A+B级精子减少(p0.05),D级精子增加(p0.05);精子运动参数VCL、VSL、VAP下降(p0.05)。与辐射对照组相比,阳性药组,中、大剂量组A+B级精子明显增加(p0.05),C级精子减少(p0.05),中剂量组D级精子减少(p0.05),精子运动参数随着精子AR的增加不同程度的增加(p0.05或p0.01)。 (二)大鼠精子畸形率的改变 30mW/cm2微波辐射后7d-14d,大鼠附睾精子畸形率升高(p0.05),与辐射对照组相比,中、大剂量组和阳性药组于给药7d、停药后6h精子畸形率下降(p0.05)。 (三)大鼠睾丸组织学改变 30mW/cm2微波辐射后7d,大鼠睾丸生精细胞变性、坏死脱落,精子减少并有蛋白水肿液积聚,辐射后14d上述病变呈恢复趋势。小剂量组与辐射对照组病变相似,程度稍轻。中剂量组仅见生精上皮疏松,少量脱落的生精细胞团,间质水肿。阳性药组、大、中剂量组病变程度相似。 (四)大鼠睾丸超微结构改变 30mW/cm2微波辐射后7d-14d,大鼠睾丸生精细胞见染色质浓缩、边移,核膜模糊,核内见包涵体;线粒体肿胀、空化;成熟精子头部形态异常。停药后6h,中剂量组生精细胞结构基本正常,形态异常的精子和轻度肿大的线粒体偶见。 三、保护作用的机制研究结果 (一)大鼠睾丸氧化损伤和抗氧化酶活性改变 30mW/cm2微波辐射后7d-21d,睾丸组织中MDA含量升高(p0.05);与辐射对照组相比,中、大剂量组于给药7d、停药后6h-7d MDA含量下降(p0.05)。30mW/cm2微波辐射后7d-14d,睾丸组织中SOD活性下降(p0.05);与辐射对照组相比,中、大剂量组于给药7d、停药后6h SOD活性升高(p0.05)。 (二)大鼠睾丸组织ATP含量改变 30mW/cm2微波辐射后7d-14d,睾丸组织中ATP含量明显下降(p0.05);与辐射对照组比较,中、高剂量组ATP含量于给药7d明显升高(p0.05)。 (三)大鼠睾丸组织catsper1蛋白和基因改变 30mW/cm2微波辐射后7d-14d,睾丸组织中catsper1蛋白和mRNA表达明显减少(p0.05);中剂量药物组于给药7d(辐射后7d)、停药后6h(辐射后14d)明显增加(p0.05)。 结论 一、30mW/cm2微波辐射可引起大鼠精子AR下降,畸形率升高,睾丸组织结构损伤;其损伤与MDA含量升高、SOD活性和ATP含量下降以及catsper1蛋白和基因表达下调有关。 二、不同剂量抗辐灵对微波辐射引起的上述损伤均有一定的保护作用,其中中、大剂量具有明显的保护作用。 三、抗辐灵对微波辐射引起的生殖损伤具有治疗作用的有效剂量为1.5g/kg/d。 四、抗辐灵可通过提高大鼠睾丸组织抗氧化酶SOD活性,清除睾丸组织内过多的自由基及MDA含量,抑制脂质过氧化反应,从而拮抗微波辐射导致的大鼠睾丸组织损伤,并且促进损伤的恢复。 五、抗辐灵可能通过调节catsper蛋白和基因的表达,进而可能抑制生精细胞钙超载,发挥对睾丸生精细胞和精子损伤的保护作用。


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