【摘 要】
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双酚A(Bisphenol A,BPA)是水体中常见的一种内分泌干扰物,具有雌激素效应,可对鱼类等水生生物产生生殖毒性效应。已有研究证实BPA可导致鱼类精子质量下降,然而BPA对精子产生毒性效应的机制尚未完全阐明。本研究以4月龄雄性斑马鱼(Danio rerio)为实验材料,用15μg/L BPA(环境相关浓度)对其进行为期1-4周的暴露,通过组织切片、实时荧光定量PCR、流式细胞术等方法检测BP
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双酚A(Bisphenol A,BPA)是水体中常见的一种内分泌干扰物,具有雌激素效应,可对鱼类等水生生物产生生殖毒性效应。已有研究证实BPA可导致鱼类精子质量下降,然而BPA对精子产生毒性效应的机制尚未完全阐明。本研究以4月龄雄性斑马鱼(Danio rerio)为实验材料,用15μg/L BPA(环境相关浓度)对其进行为期1-4周的暴露,通过组织切片、实时荧光定量PCR、流式细胞术等方法检测BPA暴露后的斑马鱼精子密度、精子活力、各级生精细胞比例、精子发生相关基因表达、精子ATP含量、精子线粒体状态和线粒体复合物活性等变化情况,探讨环境相关浓度的BPA对斑马鱼精子质量的影响及机制。并在此基础上,添加线粒体保护剂乙酰左旋肉碱(ALC),明确BPA是否通过影响斑马鱼精子线粒体功能导致ATP合成受阻并最终引起精子活力的下降。研究结果可为全面认识BPA对雄性鱼类产生生殖毒性效应的机制提供基础资料。通过研究,本论文获得了以下结果:1.BPA暴露对斑马鱼的体况及脏器指数未产生明显影响。在不同的暴露时长下,与对照组相比,BPA组斑马鱼的体重、体长、全长、肝脏指数和性腺指数均无显著差异(P>0.05)。2.BPA可导致斑马鱼精子密度升高。BPA暴露1周和3周后斑马鱼的精子密度显著上升(P<0.01),而暴露2周和4周后没有发生显著变化(P>0.05)。不同的暴露时长下BPA均未引起斑马鱼精巢组织各级生精细胞比例和精子发生相关基因表达量的显著变化(P>0.05),表明BPA所致斑马鱼精子密度升高与减数分裂过程无关。然而,斑马鱼的精液量在BPA暴露1周和3周后均显著下降(P<0.05),且精液量与精子密度显著负相关(r=-0.349,df=113,P<0.001),表明BPA暴露后精液量的减少可能是导致精子密度升高的原因。3.BPA引起的斑马鱼精子活力下降与精子ATP含量和线粒体ROS水平有关。BPA暴露1-4周均引起斑马鱼精子活力显著下降(P<0.01)。所有暴露时长下BPA均可导致斑马鱼精子ATP含量显著下降(P<0.01)和精子线粒体ROS水平均显著升高(P<0.05),表明ATP含量的降低可能是BPA所致精子活力改变的原因之一,且ROS可能也会对精子产生一定的损伤。4.BPA暴露后斑马鱼精子ATP含量降低及精子线粒体ROS水平升高是由于线粒体功能破坏所致。经15μg/L BPA暴露1-4周后,斑马鱼精子线粒体膜电位和线粒体质量均显著下降(P<0.01),且斑马鱼精子线粒体复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的活性均显著降低(P<0.05),表明BPA可能通过影响线粒体功能导致ATP合成受阻和ROS水平增加。添加线粒体保护剂ALC可缓解BPA引起的精子线粒体膜电位、线粒体质量、线粒体复合物活性、精子ATP含量和精子活力的下降,表明BPA可通过影响线粒体功能导致ATP合成受阻并最终引起斑马鱼精子活力下降。综上所述,环境相关浓度的BPA暴露可导致斑马鱼精子质量的改变,具体表现为:暴露1周和3周可引起斑马鱼精子密度显著上升,而暴露1-4周均引起斑马鱼精子活力显著下降。这些结果表明,BPA可导致斑马鱼精子质量的改变,且主要表现为精子活力的下降。同时,BPA暴露可导致斑马鱼精子ATP含量显著下降、精子线粒体ROS水平显著上升、精子线粒体膜电位和线粒体质量显著下降、精子线粒体复合物活性显著降低,表明BPA可能通过影响线粒体功能导致ATP合成受阻并最终引起斑马鱼精子活力下降。为了验证该推论,我们在BPA暴露的同时添加线粒体保护剂ALC,证实线粒体功能损伤是BPA引起斑马鱼精子活力下降原因。本研究从新的角度阐明BPA对鱼类精子质量影响的机制,具有重要意义。
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