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目的:研究铝暴露对精子线粒体细胞色素氧化酶I、Ⅱ、Ⅲ亚基(COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ)的影响,探讨铝损伤精子线粒体及引起精子质量下降的分子作用机制,为铝引起的男性精子质量下降的临床防治研究提供理论依据。方法:取6周龄体质量130-150g的SPF级雄性Wistar大鼠48只,根据饮水中三氯化铝对大鼠的半数致死量(LD50),设立1/20、1/10、1/5 LD50三个剂量铝暴露组及空白对照组,每组随机分配12只,采用饮水法染铝,剂量分别为:对照组[纯水,0 mg/(kg·d)]、低剂量组[1/20 LD50,64.18mg/(kg·d)]、中剂量组[1/10 LD50,128.36mg/(kg·d)]及高剂量组[1/5 LD50,256.72 mg/(kg·d)]。造模时间为110天,造模完成后获取大鼠睾丸、附睾组织及附睾精子,称量睾丸及附睾重量并计算脏器系数,采用计算机辅助精子分析仪检测大鼠精子活动力和存活率,实时荧光定量PCR法检测大鼠精子线粒体COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ亚基m RNA差异表达,再用PCR扩增大鼠精子线粒体COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ基因后采用直接测序法检测基因序列,并通过Bioedit软件将测序所得序列与NCBI上所提供的参考序列进行序列比对,分析铝暴露是否导致大鼠精子线粒体COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ基因突变。结果:与对照组相比,低剂量组大鼠体重及睾丸重量较低(P<0.05),中、高剂量组大鼠体重、睾丸及附睾重量和脏器系数均下降(P<0.05);在精子质量参数检测方面,与对照组相比,低、中、高剂量组大鼠前向运动精子百分比均明显下降(P<0.05),死精子百分比均明显升高(P<0.05),且随着铝暴露剂量上升,其损伤效应越明显,呈现剂量-效应关系,经Spearman相关分析结果显示,铝暴露剂量与大鼠体重、睾丸重量、睾丸脏器系数、附睾脏器系数呈中度负相关(P<0.001);与附睾重量、前向运动精子百分比、COXⅠ、COXⅡ及COXⅡm RNA相对表达量呈高度负相关(P<0.001);与死精子百分比呈高度正相关(P<0.001);实时荧光定量PCR结果显示,与对照组相比,低、中、高剂量铝暴露组大鼠COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ亚基m RNA相对表达量均具有不同程度的下降(P<0.05),随着铝暴露剂量上升,其表达下降越明显,呈现剂量-效应关系,经Spearman相关性分析结果显示,COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ亚基m RNA相对表达量与前向运动精子百分比呈高度正相关(P<0.001);与死精子百分比呈高度负相关(P<0.001);PCR扩增产物测序所得序列与NCBI所提供的参考序列比对结果显示,低、中、高剂量组大鼠各均检出1例样本发生了基因突变,在低剂量组中,1例样本(1/12)在COXⅢ基因第8812位碱基处发生1处点突变C8812T;在中剂量组中,1例样本(1/12)在COXⅢ基因相同位置处也发生了C8812T点突变;在高剂量组中,1例样本(1/12)在三个基因共发生了4处点突变:COXⅠ(T5715C、C5940T)、COXⅡ(G7499A)、COXⅢ(T8962C),对照组大鼠均未发现COXⅠ、COXⅡ和COXⅢ基因产生任何突变。结论:铝暴露可导致大鼠精子线粒体COXⅠ、COXⅡ、COXⅢm RNA表达显著下降,并可引起部分大鼠COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ基因产生突变,导致精子质量下降及雄性生殖损害。