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镉（Cd）是一种广泛存在的环境污染物，可由食物链和饮用水进入人体，对机体肾、睾丸、骨骼等系统产生毒性。研究发现镉作为一种确认的环境内分泌干扰物（EEDs），生殖系统对镉毒性较敏感，包括睾丸、附睾、精囊腺、输精管和前列腺。睾丸的两大主要生理功能是曲细精管生精和间质细胞产生睾酮。而具有内分泌干扰物作用的重金属可导致各种生物的性激素分泌量及其活力下降，精子发生过程中生精细胞凋亡紊乱，精子数量减少，生殖器官异常，并影响到各种生物的性行为、生殖功能等。关于镉致睾丸毒性的作用机制，目前认为镉致睾丸氧化应激是最主要的机制，并被认为是镉致睾丸损伤的早期反应。目前研究发现一些有害的因素，如激素剥夺、氧化应激和内分泌干扰物可加剧睾丸的生殖细胞凋亡，而过多的生殖细胞凋亡可干扰正常的睾丸发育和精子生成。但是，镉对诱导生殖细胞凋亡和抑制睾丸睾酮合成的机制尚不清楚。硒作为一种人体必需微量元素，除参与人体正常生理代谢外，还作为一种抗氧化剂有效清除体内氧自由基，保护脏器及组织免遭氧化损伤，提高机体免疫能力。研究发现，硒对维持睾丸正常发育、精子生成、精子活力和功能是必需的。本课题拟以动物整体实验探讨镉的雄性生殖毒性，并采用硒防治镉染毒所致的雄性生殖毒性及其对镉引起生殖细胞凋亡和睾酮合成抑制的调节机理。该研究为深入阐明硒对镉致雄性生殖毒性的保护作用机制提供重要的理论依据，对人类镉暴露引起的男性（雄性）生殖毒性的预防和治疗提供新的线索和思路。第一部分硒对镉致雄性小鼠生殖功能毒性的保护作用研究第一节硒对镉致小鼠睾丸和附睾毒性的保护作用目的：探讨硒对镉致小鼠睾丸和附睾毒性的影响。方法：90只6周龄雄性ICR小鼠随机分为5组（n=18），即对照组（蒸馏水灌胃）、镉组（5mg/kg CdCl2灌胃）、镉组＋亚硒酸钠组（Low）（5mg/kg BW CdCl2＋0.1mg/kg BW Na2SeO3）、镉组＋亚硒酸钠组（Middle）（5mg/kg BW CdCl2＋0.2mg/kg BW Na2SeO3）、镉组＋亚硒酸钠组（High）（5mg/kg BW CdCl2＋0.4mg/kg BW Na2SeO3），每天亚硒酸钠灌胃1h后再灌胃氯化镉，灌胃15d、25d、35d后，颈椎脱臼法处死动物（n=6，各组各时段）。光镜下观察附睾头、附睾尾和睾丸结构形态学变化。透射电镜观察睾丸曲细精管超微结构变化。流式细胞仪（FCM）分析睾丸和附睾中生精细胞和精子细胞DNA倍体变化。结果：不同时间（15d、25d、35d）镉对附睾和睾丸结构在生精周期内呈现典型的损伤→代偿→失代偿的过程，而不同剂量硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）均可减轻镉对附睾和睾丸结构的毒性损伤。硒预处理与镉联合作用35d后，不同剂量的硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）均可提高睾丸生精细胞1C细胞比例（33.72±1.40、32.85±1.47、34.49±0.38）%，且与单独镉处理组（28.87±1.61）%相比有统计学意义（P<0.01），与对照组（36.94±0.87）%相比也有统计学意义（P<0.05）。不同剂量的硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）均可提高精子细胞HC细胞比例（36.47±2.86、35.84±2.85、35.63±1.39）%，与对照组相（41.12±2.27）%比有统计学意义（P<0.05），但与单独镉处理组（33.46±1.36）%相比无统计学意义。结论：硒对镉致小鼠附睾和睾丸毒性有保护作用，从而对镉致小鼠生精功能毒性有一定的保护作用。第二节硒对镉致小鼠精子毒性的保护作用目的：探讨硒对镉致小鼠精子毒性的影响。方法：1%伊红染色观察精子形态并计算精子畸形率、血球计数板计数精子浓度和计算机辅助精子分析系统（CASA）分析精子活动度和活动方式。结果：不同剂量的硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）预处理后和镉联合作用25d和35d，可降低镉引起的畸形率并可升高镉引起的精子浓度降低，且均与单独镉处理组有统计学意义（P<0.05）。不同时间（15d、25d、35d）中、高剂量硒（0.2、0.4mg/kg）可明显升高镉引起的精子运动百分比降低，且和单独镉处理组相比有统计学意义（P<0.05）；不同时间（15d、25d、35d）不同剂量的硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）均可升高镉引起的精子前向性运动百分比（Progressive）和平均路径速度（VAP）降低，且与单独镉处理组有统计学意义（P<0.05）。结论：硒对镉致小鼠精子毒性有一定的保护作用。第二部分硒对镉致雄性小鼠生殖功能毒性保护作用的机理研究第一节硒对镉致氧化应激与睾丸生精细胞凋亡的影响目的：探讨硒对镉致氧化应激和睾丸生精细胞凋亡的影响。方法：黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶（SOD）活力，硫代巴比妥酸法（TBA）法测定丙二醛（MDA）含量，以催化还原性谷胱甘肽（GSH）反应速度表示谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活力。原位末端标记检测（TUNEL）法观察睾丸生精细胞凋亡。蛋白印迹实验（Western blot）检测凋亡相关蛋白Caspase-3、Bcl-2和Bax蛋白表达水平变化。结果：硒预处理后与镉联合作用35d，不同剂量硒(0.1、0.2、0.4mg/kg)均可明显升高SOD活性和降低MDA的含量，且和单独镉处理组相比有统计学意义（P<0.05）；可升高GSH-Px活性但与单独镉处理组相比无统计学意义。硒预处理后与镉联合作用35d，硒可抑制镉引起的睾丸生精细胞凋亡，且硒（0.4mg/kg）可明显降低Caspase-3蛋白表达量、升高Bcl-2蛋白表达量和明显降低Bax蛋白表达量，且和单独镉处理组相比均有统计学意义（P<0.05）。结论：硒可抑制镉引起的氧化应激和睾丸生精细胞凋亡，从而对镉致生精功能毒性有一定的保护作用。第二节硒对镉抑制小鼠睾酮合成的影响目的：探讨硒对镉抑制睾酮合成的影响。方法：采用放射免疫分析法（RIA）测定小鼠血清中睾酮（T）的含量。蛋白印迹实验（Western blot）检测睾酮合成相关酶睾酮合成关键蛋白酶（StAR）、细胞色素P450胆固醇侧链裂解酶（P450scc）和17β-羟基类固醇脱氢酶（17β-HSD）蛋白表达水平变化。结果：硒预处理后与镉联合作用15d和35d，硒（0.4mg/kg）与镉联合作用组睾酮浓度升高，且均与单独镉处理组相比有统计学意义（P<0.05）；硒预处理后与镉联合作用35d，不同剂量硒（0.1、0.2、0.4mg/kg）与镉联合作用组和单独镉处理组相比StAR蛋白表达量明显升高，且均有统计学意义（P<0.05）。硒（0.1mg/kg）与镉联合作用组可明显升高P450scc蛋白表达量，与单独镉处理组相比有统计学意义（P<0.05）；硒（0.4mg/kg）与镉联合作用组可明显升高17β-HSD蛋白表达量，与单独镉处理组相比有统计学意义（P<0.05）。结论：硒可通过上调睾酮合成相关酶活性拮抗镉引起的睾酮合成下降，这也可对镉所致的生精功能毒性有部分的保护作用。