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目的:研究甲醛对雄性小鼠的生殖毒性。
方法:选用河北医科大学实验动物中心提供的雄性昆明种小鼠40只,实验前观察一周,然后随机分为4组,每组10只,三个染毒组腹腔注射用生理盐水配制的甲醛溶液,浓度分别为0.20(低)、2.00(中)、20.00 mg/kg体重(高),给药剂量为0.1ml/10g体重,每日上午9:00染毒1次,连续7天,对照组腹腔注射等量的生理盐水,于末次给药24小时后,脱颈椎处死,测定各项指标。
结果:
1.甲醛对小鼠睾丸脏器系数的影响:随着染毒剂量的增加,睾丸脏器系数呈降低趋势,0.20mg/kg(低)剂量组与阴性对照组相比有统计学差异(P<0.05),2.00mg/kg(中)和20.00mg/kg(高)剂量组与阴性对照组比较有显著差异(P<0.01)。
2.甲醛对小鼠精子的影响:实验结果表明,染毒组小鼠精子数量、活动率和形态都受到明显影响。精子总数随染毒剂量增加而逐渐下降,低剂量组与阴性对照组差异有统计学意义(P<0.05);中、高剂量组与阴性对照组比较有显著差异(P<0.01)。随着染毒剂量的增加,精子的活动能力逐渐降低,不活动的精子逐渐增多,中和高剂量组与阴性对照组相比有极显著差异(P<0.01)。对小鼠精子形态的观察发现,精子畸形率随染毒剂量增大而增高,中、高剂量染毒组与阴性组间存在显著差异(P<0.01)。
3.甲醛对小鼠睾丸生精细胞凋亡和细胞周期的影响:中、高剂量染毒组小鼠睾丸生精细胞凋亡率(Apoptosis rate,AR)显著高于对照组(P<0.01);中剂量组小鼠睾丸S期细胞百分数与对照组相比有统计学差异(P<0.05),高剂量组与对照组相比有显著差异(P<0.01);高剂量组G2/M期的细胞百分数与对照组相比有统计学差异(P<0.05);G0/G1期的细胞百分数各组间没有差别(P>0.05)。
4.睾丸组织病理学的观察:阴性对照组小鼠睾丸生精小管内生精细胞丰富,层次分明,发育正常,各阶段细胞均可见,管腔内有多量精子,支持细胞附着于基底膜上,均匀分布于各种生精细胞间。低剂量组各阶段生精细胞基本正常,接近阴性对照组。中剂量组可见部分生精小管生精细胞层次减少,细胞稀疏、变性、脱落,有的小管内可见精子出现水肿。高剂量组小鼠睾丸病变进一步加重,生精细胞层次减少稀疏,生精细胞层水肿,生精细胞及支持细胞变性坏死、脱落。
5.小鼠睾丸超微结构检查:对照组可以见到正常的线粒体、粗面内质网和游离核糖体等细胞器;染毒组可见细胞器减少,线粒体空化,嵴和膜有融合现象;粗面内质网高度扩张,有脱颗粒现象;游离核糖体减少;细胞核形状不规则等变化。并且随着染毒剂量的增加,细胞器的变化越明显。
6.Bcl-2、Bax蛋白免疫组化检测:3个染毒组睾丸生精细胞Bax蛋白表达阳性率明显高于对照组,有显著差异(P<0.01),而3个染毒组睾丸细胞Bcl-2蛋白表达细胞阳性率明显低于对照组,有显著差异(P<0.01)。
结论:
1.甲醛对雄性小鼠生殖系统有明显的毒性,随着染毒剂量的升高,小鼠睾丸脏器系数减少;精子数量、活动率明显降低,畸形率增高。
2.甲醛可以促进睾丸生精细胞凋亡,同时干扰细胞周期。
3.甲醛可以引起雄性小鼠生殖细胞病理损伤。
4.甲醛可以引起雄性小鼠生精细胞内细胞器减少,线粒体空化,嵴和膜有融合现象;粗面内质网高度扩张,有脱颗粒现象;游离核糖体减少;细胞核形状不规则等变化。
5.Bcl-2表达水平下降而Bax的表达升高,提示小鼠腹腔注射一定浓度甲醛,可导致Bax和Bcl-2蛋白表达异常,两者通过各自作用途径,相互协同,共同诱导生殖细胞的凋亡。