论文部分内容阅读
雌激素是一类具有广泛生物活性的类固醇激素,且存在多种形式。大量研究发现,较高剂量的单种外源雌激素能够干扰鱼类的精子发生。但在自然水域中,环境雌激素浓度很低,且大部分是以混合物的形式存在。环境剂量的外源雌激素混合物能否干扰鱼类的精子发生,雌激素如何干扰精子发生尚不清楚。另外,雄激素在鱼类精子发生中起决定性作用,而雌激素在鱼类精子发生中的作用及其机制尚不明确。为探讨上述生物学问题,本研究以斑马鱼(Danio rerio)雄性成鱼为实验对象,用环境雌激素和内源雌激素分别对其进行药物暴露。1.用低剂量17-乙炔基雌二醇(EE2)和外源雌激素混合物(E2、EE2、DES、4-t-OP、4-NP和BPA)对斑马鱼雄性成鱼进行60天的药物暴露,联合组的雌激素效应与EE2相当。暴露后的联合组斑马鱼GSI显著降低,精子数量显著减少,表明联合暴露抑制斑马鱼精子发生。与之相对应的是处理组斑马鱼肝脏中的卵黄蛋白原(vtg1)和雌激素受体(esr1)的m RNA水平均显著升高。不同的是,EE2处理组斑马鱼肝脏中上述基因的表达远高于联合组,表明:尽管EE2组和联合组理论雌激素效应相当,但EE2组的实际雌激素效应则远高于联合组。另外,联合组血浆中E2水平明显降低,11-KT/E2比例明显升高,而EE2组血浆E2水平虽有降低,但并无显著差异,表明联合暴露能抑制雌激素合成。同时在精巢中,EE2组的scc和联合组cyp19a1a(雌激素合成酶)的m RNA水平均被显著抑制。此外,有丝分裂(cyclinb1)和减数分裂(EE2组的cyp26a1和联合组的aldh1a2、cyp26a1、sycp3和spo11)相关基因的m RNA水平均显著上调,暗示药物处理增强了有丝分裂和减数分裂调控,使处理组生殖细胞增殖(如精原细胞和精母细胞)数量均有所增加。此外,联合组精巢中TUNEL阳性信号增多,表明外源雌激素联合处理诱导细胞凋亡增强,这可能是联合组精子数量大量减少的重要原因。进一步的分析显示,联合组中tnfrsf1a和tnfrsf1a/tnfrsf1b的比值明显升高,暗示雌激素混合物可能通过增强外源性凋亡(TNFR)途径导致精子数量大量减少。2.用E2(200 ng/g)和Letrozole(3 mg/g)及其联合处理斑马鱼雄性成鱼28天。结果显示各处理组实验鱼的精巢重均显著增加,LET和联合组的GSI显著升高。E2组精子数量显著降低,LET组精子数量则明显增多,联合组精子数量与对照组相比没有显著差异。进一步分析发现,E2组精巢中早期生殖细胞数量增多,LET组早期生殖细胞数量减少。同时,各处理组血浆中11-KT的水平没有显著变化,但E2组血浆E2水平显著升高,而LET组E2水平显著降低,暗示:各处理组精子数量变化可能与11-KT无关,而与E2水平密切相关。上述结果表明:E2可能在斑马鱼精子发生中有重要作用:抑制精子发生。与激素水平变化趋势一致,雌激素合成酶基因cyp17a1和cyp19a1a的m RNA水平在E2组显著上调,而在LET组显著下调。进一步研究发现,E2显著上调有丝分裂相关基因(cyclind1)并下调减数分裂起始相关基因(aldh1a2)的m RNA水平,暗示E2可能通过激活生殖细胞有丝分裂,抑制减数分裂,导致生殖细胞发育被阻断于精母细胞。而LET则上调有丝分裂相关基因(cyclind1和cyclind1)和减数分裂相关基因(aldh1a2、cyp26a1和sycp3)的m RNA水平,暗示LET处理增强了细胞有丝分裂和减数分裂,导致发育中后期生殖细胞数量增多。TUNEL结果显示,E2组生殖细胞凋亡阳性信号大量增多,表明E2水平上升可能诱导生殖细胞凋亡增强,导致精子数量急剧减少。相反,LET组细胞凋亡阳性信号极少,表明较低的E2水平可能使精子数量增加。上述结果暗示:E2可能通过增强细胞凋亡,抑制精子发生,最终导致精子数量减少。本研究发现多种环境雌激素混合物的生殖毒性可能远高于单种雌激素,尽管其实际雌激素效应可能低于单种雌激素。因此,多种环境雌激素具有更高的生殖风险,其对水生动物生殖能力的影响值得警惕。此外,本研究证实,与过去的研究结果不同,E2可能也在鱼类精子发生中起重要作用。在鱼类精子发生中,11-KT促进精子发生,产生大量精子;而E2可能通过促进生殖细胞的凋亡,控制精子质量,保证精子质量与数量的平衡。