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[目的]本文采用QRT-PCR,透射电镜,组织病理学等方法,综合分析羧基化多壁碳纳米管对雄性大鼠睾丸组织中MAPKs蛋白在基因水平上的影响,从而揭示羧基化多壁碳纳米管不同剂量暴露对大鼠生殖系统的毒理效应。[方法]试验前期通过TEM、SEM、红外线和拉曼光谱等技术对羧基化修饰多壁碳纳米管进行表征检测。建立试验大鼠模型,将40只SD雄性大鼠随机分成4组：对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组。自由饮水和采食,每隔4天称重。具体剂量为：配制含0.5%Tween-20的PBS缓冲液,对照组给予不含MWCNT-COOH的缓冲液,低、中、高剂量组分别给予浓度为2.5,5,10mg/kg MWCNT-COOH的缓冲液。灌胃期间观察并记录各小鼠的生长状况。连续灌胃64天后,剖杀大鼠,取附睾、精子、睾丸进行相关试验；通过光镜、TEM观察睾丸生精小管形态、结构及超微结构,重点观察各级生精细胞的变化及纳米材料的存在方式;并采用荧光定量PCR检测MAPKs信号通路(ERK通路,JNK通路和P38通路)30个相关基因的mRNA表达水平,综合评估MWCNT-COOH对雄性大鼠的生殖影响。[结果]1.在60-64天间,各MWCNT-COOH暴露组大鼠体重有所下降,但与对照组相比均无显著差异。各剂量组附睾重和睾丸重与对照组相比差异均不显著。2.与对照组相比,各试验组大鼠精子密度呈下降趋势,且与对照组相比,10mg/kg组差异显著。各试验组大鼠精子畸形率呈上升趋势,且与对照组相比,10mg/kg组差异显著。与对照组相比,各试验组大鼠精子存活率呈下降趋势,其中2.5mg/kg和5mg/kg组差异显著(P<0.05),10mg/kg组差异非常显著(P<0.001)。3.睾丸HE染色结果显示,对照组大鼠睾丸间质细胞排列整齐,细胞核圆,胞质红染;曲细精管管壁结构完整,支持细胞和各级生精细胞层次清晰,排列整齐,且管腔内可见大量成熟精子。与对照组相比,试验组大鼠睾丸组织中均看见生精小管、支持细胞、各级生精细胞不同程度的损伤。且2.5mg/kg组,精原细胞数量减少,精子落入管腔；5mg/kg组和10mg/kg组生精细胞数量减少且排列不整齐,生精小管有一定扩张和膨胀且排列松散,生精小管管腔内精子数量减少。利用透射电镜观察显示,5mg/kg组和10mg/kg组细胞中均出现了线粒体空泡化、核膜受损及纳米管在细胞中聚集的现象。4.应用QRT-PCR对大鼠睾丸组织中MAPKs通路上下游相关基因的mRNA表达量进行分析。结果显示,ERK通路中的ERK2和ERK5有一定变化趋势,但与对照组相比差异不显著,而ERK1呈下降趋势,且差异显著。JNK通路中JNK1和JNK3的mRNA表达均呈下降趋势,且与对照组相比,差异显著;JNK2的mRNA表达呈上升趋势,且差异极显著。而JNK通路上游的CASP、TRAF2、 MEKK1、MLK3、MKK4和MKK7的mRNA表达均呈下降趋势,且与对照组相比,TRAF2和MKK7的mRNA表达差异极显著,剩余基因mRNA表达差异显著。.JNK通路下游的EIK-1和JunD的mRNA表达均呈下降趋势,且与对照组相比,差异显著；c-Jun和ATF-2的mRNA表达趋势不稳定,且与对照组相比,c-Jun差异非常显著,ATF-2无显著差异。P38通路中P38的mRNA表达呈下降趋势,且与对照组相比,差异显著。而P38通路上游的DAXX、ASK1、MKK3和MKK6的mRNA表达均呈下降趋势,且与对照组相比,DAXX差异极显著;ASK1、MKK3和MKK6无显著差异。P38通路下游的Sapla、 Max、MEF2C和P53均呈下降趋势,GADD153呈上升趋势,且与对照组相比,Sapla和GADD153差异显著;MEF2C和P53差异极显著;Max无显著差异。而与睾丸炎症相关的细胞因子TNF-α、IL-1β、FAS和TGF-β的mRNA表达与对照组相比差异均不显著。[结论]不同剂量MWCNT-COOH引起大鼠睾丸组织不同程度的损伤,通过基因结果发现,MWCNT-COOH可能主要通过影响睾丸组织MAPKs通路中的P38和JNK信号通路而对生殖产生影响。