【目的】氟中毒是在世界上广泛存在的一种人畜共患地方性疾病。已有研究证明氟能造成雄性生殖系统损害,然而机理不十分清楚。精子鞭毛是具有独特微管轴丝结构且在进化过程中高度保守的成熟精子动力器官,在精子运动能力维持中具有重要作用。因此,本文在氟中毒雄性小鼠模型下对精子鞭毛结构及其相关基因进行研究,旨在探讨氟是否通过影响小鼠睾丸精子鞭毛结构和相关基因表达影响精子质量和受精功能,为研究氟对雄性生殖系统影响的作用机制以及防治提供理论依据。【方法】本试验采用在饮水中加入一定量的NaF方式建立氟中毒小鼠模型。将ICR雄性小鼠按照均匀的体重随机分为4个实验组,每组10只,依次为:对照组-NaF浓度为0 mg/L、低氟组-NaF浓度为25 mg/L、中氟组-NaF浓度为50 mg/L、高氟组-NaF浓度为100 mg/L。试验期间,仔细记录各组小鼠饮水、采食等情况,周期是8周。取样时,每组随机挑取出6只小鼠,麻醉后断颈法处死,快速摘取睾丸和附睾组织,依照不同需要保存处理备用。用组织切片HE染色对睾丸、附睾形态进行分析,采用透射电镜观察精子尾部结构横切面超微结构,采用Real-time-PCR检测精子鞭毛结构相关基因的mRNA表达,用Western-blotting和免疫荧光技术检测对应蛋白的表达水平。【结果】1.小鼠氟暴露8周后,石蜡切片HE染色显示,对照组(0 mg/L NaF)小鼠睾丸组织结构清晰且完整,管腔中的精子密度大且分布较为均匀,可见排列有序的各级生精细胞。三个氟处理组可见不同程度的管腔内延长型精子数量减少,生精小管管壁不完整,管腔厚度变薄,各级生精细胞排列发生紊乱等变化。尤其是在中、高氟处理组可见管腔中脱落的细胞,高氟组各级生殖细胞排列发生紊乱,间质增宽,且出现空泡样病理现象。2.透射电镜结果显示,对照组中,精子鞭毛超微结构清晰且无异常损伤。各NaF处理组精子鞭毛超微结构出现不同程度的损伤,纤维鞘出现断裂,“9+2”结构被破坏。3.氟处理8周后,氟化钠降低了雄性小鼠睾丸精子鞭毛结构中与纤维鞘组装相关基因Akap3和Akap4的mRNA表达量。Akap4的mRNA表达量在100 mg/L NaF组较对照组显著降低(p<0.05);Akap3在100mg/L NaF组的mRNA表达量明显降低且差异极显著(p<0.01)。同时,氟降低了AKAP3和AKAP4的蛋白表达水平。4.处理8周后,氟化钠下调了雄性小鼠睾丸精子鞭毛结构中外周双联微管基因Cfap43和Cfap44的mRNA表达量。与对照组相比,在100 mg/L NaF处理组中Cfap44的mRNA表达水平显著降低(p<0.05);同时,氟降低了CFAP44的蛋白表达水平。Cfap43的mRNA表达水平,在50和100 mg/L NaF处理组都显著降低(p<0.05)。5.氟处理8周后,检测了氟化钠对雄性小鼠睾丸鞭毛结构动力蛋白臂内附着基因Ccdc40的mRNA表达量。Ccdc40在100 mg/L NaF组的mRNA表达量显著降低(p<0.05)。6.对小鼠睾丸精子鞭毛结构中中心对(CP)基因Hydin的mRNA表达量检测结果发现,与对照组相比,Hydin的mRNA表达量在100 mg/L NaF处理组明显降低且差异非常显著(p<0.001),同时氟处理降低了HYDIN的蛋白表达水平。【结论】氟可引起睾丸组织形态变化,精子尾部鞭毛结构破坏,精子形态异常。氟下降了小鼠睾丸精子鞭毛结构相关基因Cfap43、Akap3、Akap4、Ccdc40、Hydin和Cfap44和蛋白AKAP3、AKAP4、CFAP44和HYDIN的表达水平,这可能是其干扰精子鞭毛结构和精子运动能力的原因之一。