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【目的】已有研究表明砷暴露会影响雄性生殖能力,但是大多数研究集中于高剂量较短时期砷的毒性影响。因此,本试验旨在探讨长期低剂量产前砷暴露对子代小鼠不同发育时期减数分裂、附睾分泌蛋白和顶体反应关键蛋白的影响,进而为阐释早期环境水平砷污染对子代雄性生殖系统的影响提供理论依据。【方法】将168只体重约15 g左右4周龄ICR雌性小鼠随机分为四组:对照组(蒸馏水)、0.02 mg/L As2O3、0.1 mg/L As2O3、0.5 mg/L As2O3组。染砷4周后,将此雌性小鼠按3:1的比例与42只8周龄健康ICR雄性小鼠随机合笼交配,并持续给予砷暴露。分别在子代小鼠的断奶期(21 d)、性成熟期(56 d)、体成熟期(91 d)、成年期(126d)、中年期(161 d)5个时期取样。每组选取10只雄鼠,眼球采血后断颈处死,分离附睾进行精子质量分析,并保存睾丸和其余附睾组织。利用HE染色方法观察附睾和睾丸组织形态变化并进行形态计量学统计;采用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定断奶期和中年期子代小鼠毛发砷含量;通过体外受精试验对成年期子代小鼠精子分解卵丘细胞层能力进行评估;采用q RT-PCR、免疫荧光、Western-blotting技术对减数分裂、附睾分泌蛋白和顶体反应关键蛋白表达水平进行检测。【结果】1.从断奶期到中年期,各组间的饮食饮水量变化不显著;中年期的各As2O3处理组毛发中砷含量呈剂量依赖性升高,在0.5 mg/L As2O3处理组呈显著差异(p<0.05)。2.与对照组相比,在断奶期的0.5 mg/L As2O3处理组,附睾重和附睾脏器比显著降低(p<0.01);在体成熟期和中年期的0.5 mg/L As2O3处理组,附睾重和附睾脏器比明显升高(p<0.05,p<0.01)。3.精子质量检测结果:在体成熟期、成年期和中年期各As2O3处理组精子活率和精子密度与对照组相比呈剂量依赖性降低,精子畸形率呈剂量依赖性升高(p<0.05;p<0.01;p<0.001)。4.在成年期,对照组中的卵丘细胞层几乎被精子完全分解,只有少量的未分离颗粒细胞黏附在卵子表面,0.02 mg/L As2O3处理组与对照组的结果相似。但在0.1和0.5mg/L As2O3处理组发现卵的卵丘细胞层并未被完全分解,仍有未分离的颗粒细胞黏附在卵的表面,精子被阻挡在卵丘细胞层之外或者边缘位置。5.形态计量学结果显示,As2O3处理组各时期睾丸均无明显病理变化。与对照组相比,断奶期0.1 mg/L和0.5 mg/L As2O3处理组睾丸中生精细胞层数显著降低显著降低(p<0.05,p<0.01)。在成年期0.5 mg/L As2O3处理组中的圆形精子数量显著下降(p<0.05);在中年期的0.1mg/L As2O3处理组精母细胞数量显著下降,延长形精子显著上升,0.5mg/L As2O3处理组中精母细胞数量显著下降(p<0.05,p<0.01)。在成年期和中年期,附睾起始部管腔面积随着As2O3剂量的增加而逐渐增加,且基底细胞向附睾管腔的延伸随着As2O3剂量的增加而逐渐减少;在体成熟期的0.5 mg/L As2O3处理组、成年期和中年期的各As2O3处理组,附睾尾部出现了细胞核缺失且管腔上皮细胞连接不紧密的现象。6.q RT-PCR结果显示:与对照组相比,断奶期,睾丸中Meiob和Dcxr在0.5 mg/L As2O3处理组显著上升;Stag3在所有As2O3处理组均显著下降;附睾中Ovch2在0.5 mg/L As2O3处理组均显著下降(p<0.05,p<0.01)。在体成熟期,睾丸中Rad51ap2和Spata22在0.5 mg/L As2O3处理组显著上升;附睾中Krt5在0.5 mg/L As2O3处理组中显著下降(p<0.05,p<0.01)。在成年期,睾丸中Sycp3、Meiob和附睾中Dcxr在0.5 mg/L As2O3处理组显著上升;附睾中Krt5、Ces5a和Prss21在0.5 mg/L As2O3处理组均显著下降(p<0.05);附睾中Acr在0.1和0.5 mg/L As2O3处理组以及Spam1在所有As2O3处理组中均显著下降(p<0.05,p<0.01)。在中年期,睾丸中Spo11、Sycp3、Rec8、Stag3、Meiob和附睾中Dcxr在0.5 mg/L As2O3处理组显著上升;睾丸中Spata22在所有As2O3处理组以及附睾中Ovch2、Ces5a和Pten在0.5 mg/L As2O3处理组显著下降(p<0.05,p<0.01)。7.SPAM1蛋白的免疫荧光分析显示,与对照组相比,在成年期0.1-和0.5 mg/L As2O3处理组的附睾组织和精子头部的的荧光强度明显降低(p<0.05,p<0.01,p<0.001)。8.Western-blotting结果显示,与附睾中OVCH2、CES5A、PTEN和DCXR的变化与基因结果相一致;对照组相比,成年期和中年期0.5 mg/L As2O3处理组附睾中KRT5表达量均显著下降(p<0.05,p<0.01);在成年期,附睾中PRSS21和SPAM1在As2O3处理组以及ACR在0.5 mg/L As2O3处理组均显着降低(p<0.05,p<0.01)。【结论】1.长期低剂量产前砷暴露会引起子代小鼠睾丸组织中减数分裂关键基因Spo11、Rec8、Stag3、Rad51ap2、Sycp3、Meiob和Spata22表达的改变,从而影响精子的发生过程。2.长期低剂量产前砷暴露通过干扰子代小鼠附睾分泌蛋白KRT5、OVCH2、DCXR、CES5A、PTEN的表达,进而影响精子的成熟过程。3.长期低剂量产前砷暴露通过下调附睾中顶体反应关键蛋白SPAM1、ACR和PRSS21的表达,降低了子代小鼠精子分解卵丘细胞层的能力,从而影响顶体反应过程。