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第一部分健康成年男性点尿、晨尿以及24小时尿金属浓度时间变异目的:研究点尿、晨尿以及24小时尿金属浓度3个月内的时间变异。方法:在3个月时间内采集了 11名健康成年男性第0、1、2、3、4、30、60和90天所有的尿样(n = 529),使用电感耦合等离子体质谱仪测定尿中铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钨、铊、铅、铀浓度。采用组内相关系数(Intraclass Correlation Coefficients,ICC)评估点尿、晨尿以及24小时尿金属浓度变异大小,采用灵敏度和特异度分析评估单次或多次尿样预测个体3个月尿金属平均水平的准确性。结果:点尿、晨尿和24小时尿镉浓度在3个月内的稳定性良好(ICCs>0.40),但尿铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、锑、钨、铊、铅、铀浓度的稳定性较差(ICCs<0.40)。用单次点尿或晨尿预测3个月金属平均水平处于高暴露组个体(top 33%)的特异度良好(0.70～0.84),但灵敏度较差(0.40～0.57;镉除外)。通过采集个体不同时点多次样本可提高个体暴露水平预测的灵敏度和特异度。结论:本部分研究发现尿铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、锑、钨、铊、铅、铀浓度在3个月内的稳定性较差,用单次测定的浓度预测个体3个月平均暴露水平极有可能造成暴露分类错误。通过采集个体不同时点多次样本可提高暴露评估的准确性。第二部分尿金属浓度与精子质量参数、DNA损伤指标以及细胞凋亡参数间的相关性目的:以不同时点双次尿金属浓度为个体内暴露标志,探讨金属环境暴露与男性精子质量、DNA损伤和细胞凋亡参数间的相关性。方法:以2013年3～7月来同济医院生殖中心就诊的1052名男性为研究对象,采集其一次精液样本和两次不同时点尿液样本,并测定精液质量参数、DNA损伤指标、细胞凋亡参数以及尿铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钨、铊、铅、铀浓度。采用多元线性和Logistic回归模型分析尿金属平均浓度与精子质量参数(n=1052)、DNA损伤指标(n = 516)和细胞凋亡参数(n=460)之间的相关性。结果:校正多重比较和多金属复合效应后,尿镉浓度升高与精子前向运动活力和总活力下降有关(P<0.02)。与多元线性回归结果趋势一致,多元Logistic回归模型中尿镉浓度升高与精子前向运动活力和总活力低于正常参考值风险增加有关(P<0.05)。此外,尿砷浓度与精子前向运动活力和总活力之间、尿钼和铅浓度与正常精子形态率之间、尿铁浓度与死亡精子细胞率之间均存在负相关;尿锰浓度与凋亡精子细胞率之间存在正相关。进一步将砷、镉、钼、铅、锰、铁浓度以连续变量纳入限制性立方样条模型,发现上述关联强度仍具有统计学意义(P<0.05)。结论:本部分研究发现镉和砷暴露与精子活力下降有关,铅和钼暴露与正常精子形态率降低有关,锰暴露与精子凋亡有关,而铁元素则可能对精子存活有益。第三部分精浆金属水平与精子质量参数、DNA损伤指标以及细胞凋亡参数间的相关性目的:探讨精浆金属水平与精子质量参数、DNA损伤指标以及精子细胞凋亡参数间的相关性。方法:以第二部分精液量足够的男性为研究对象,测定了 746人精浆铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钨、铊、铅、铀浓度。采用多元线性和Logistic回归模型分析精浆金属浓度与精子质量参数(n= 746)、DNA损伤指标(n = 404)以及细胞凋亡参数(n=331)之间的相关性。结果:校正多重比较和多金属复合效应后,精浆砷浓度升高与精子前向运动活力和总活力下降有关。与多元线性回归结果趋势一致,多元Logistic回归模型中精浆砷浓度升高与精子前向运动活力和总活力低于正常参考值风险增加有关。此外,精浆镉浓度与精子前向运动活力和总活力之间存在负相关;精浆锌浓度与精子密度之间、铜和砷浓度与DNA%之间、砷和硒浓度与彗星尾长、彗星尾矩之间,锡浓度与死亡精子细胞率之间均存在正相关。进一步将精浆金属浓度以连续变量纳入限制性立方样条模型,上述研究结果仍具有统计学意义。结论:本部分研究发现砷和镉暴露与精子活力降低有关,铜、砷、硒暴露与精子DNA损伤有关,锡暴露与精子细胞死亡有关,锌元素可能对精子密度有益。