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【目的】研究表明高浓度的氟会干扰精子受精能力,然而,氟对精子受精能力影响的机理仍不清楚。因此,本研究旨在通过大鼠体外受精实验和精子顶体反应中关键蛋白的表达检测来探讨氟对大鼠精子顶体反应的影响,为阐明氟的雄性生殖毒性机制以及实施科学靶标药物设计提供科学依据。【方法】40只8周龄雄性SD大鼠,体重约160g-180g,适应性饲养一周后随机分为四组,对照组(饮用去离子水)和3个NaF处理组(分别在去离子水中添加25 mg/L NaF、50 mg/L NaF和100 mg/L NaF)。在标准室温(22-25℃)、12/12-h光照/暗循环、通风和卫生条件下,所有大鼠均自由获取食物和水,持续8周。于取样前1周,购买4只8周龄健康SD雌性大鼠,依次注射PMSG和hCG做超数排卵处理,取卵子备用。采样时,每组随机取3只大鼠,从附睾尾部取等量精子分别与制备的正常卵子结合,进行体外受精实验;剩余均处死,并摘取大鼠股骨、附睾、睾丸等组织储存备用。采用Real-time PCR、Western-blotting、免疫荧光等技术对顶体反应及附睾小体关键基因和蛋白的表达水平进行检测。【结果】1.SD雄性大鼠饲养8周期间,各组间的耗水量变化不显著;各氟化钠处理组与对照组相比,饮水氟摄入量均呈剂量依赖性增加;同时,骨氟含量呈剂量依赖性显著升高。2.大鼠附睾尾部形态观察的结果显示,对照组和25 mg/L NaF处理组大鼠附睾管腔上皮细胞排列紧密,50和100 mg/L NaF处理组附睾管腔出现上皮细胞排列不紧密和上皮细胞细胞核缺失的现象。3.在体外受精实验中,对照组卵丘细胞层几乎完全被精子分解,只有少量未分离的颗粒细胞粘附在卵表面,25 mg/L NaF处理组基本与对照组结果相似。然而,50和100mg/L NaF处理组的卵丘细胞层未被精子完全分解,仍有大量颗粒细胞聚集在一起,精子被阻挡在卵丘细胞层外或者边缘位置。4.SD雄性大鼠染氟8周后,在50和100 mg/L NaF处理组大鼠附睾中,Prss21的mRNA表达水平显著低于对照组。同时,25、50、100 mg/L NaF处理组Acr的mRNA表达水平显著下降。而氟处理组大鼠附睾中Mif、Atp2b4、Dcxr mRNA表达水平无明显变化。5.与对照组相比,50和100 mg/L NaF处理组大鼠附睾中PRSS21和ACR蛋白表达水平显著下降。结果显示氟对大鼠睾丸ACR蛋白表达水平无影响。6.与对照组相比,SPAM1的mRNA表达水平和蛋白表达水平在50和100mg/L处理组显著降低。SPAM1蛋白的免疫荧光分析显示,50和100 mg/L NaF处理组的附睾组织和精子头部的的荧光强度明显降低。7.与对照组相比,50和100 mg/L NaF处理组的CD9 mRNA和蛋白表达水平显著降低。同时,在50和100mg/L NaF处理组中CD9的荧光强度显著降低。CD81 mRNA和蛋白表达水平显著降低。在50和100mg/L NaF处理组中CD81的荧光强度显著降低。而Mfge8和Hsc70 mRNA的表达水平各组中没有显著变化。【结论】本实验结果显示,氟可以干扰大鼠精子顶体,降低了精子分解卵丘细胞层的能力,导致精子大量停留在卵丘细胞层表面,进而影响精子的受精过程。氟干扰精子顶体反应乃至受精能力的机制,可能是通过下调大鼠附睾中SPAM1、ACR、PRSS21、CD9和CD81来实现的。