鉛和鎘聯合染毒對雄性大鼠生殖功能的影響

鄒紅梅，汪莉娜，段但永豪，魏學良，王鮮忠（西南大學動物科技學院重慶市牧草與草食家畜重點實驗室，重慶北碚400715）

鉛和鎘聯合染毒對雄性大鼠生殖功能的影響

鄒紅梅，汪莉娜，段但永豪，魏學良，王鮮忠
（西南大學動物科技學院重慶市牧草與草食家畜重點實驗室，重慶北碚400715）

摘要：將24只雄性SD大鼠（體重130±5 g）隨機分成對照組、鉛處理組、鎘處理組和鉛鎘聯合處理組。結果聯合染毒組降低了日增重；增加了睪丸體重比、腎臟體重比，其作用介于單獨作用之間，但肝臟體重比高于單獨作用組。聯合染毒組中血清T-SOD和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）顯著增加（P<0.05）、ALT、CREA的水平顯著降低（P<0.05），AST、LDH、ALP的水平有所降低（P>0.05)。聯合作用使睪丸勻漿中TNOS、iNOS、T-SOD和丙二醛（MDA）水平顯著升高（P< 0.05），睪丸抑制羥自由基能力顯著降低（P<0.05）、睪丸勻漿中GSH-Px的活力有所降低（P>0.05），其作用介于單獨作用之間。聯合染毒組降低大鼠精子總數、頂體完整率（P<0.05），但增加了畸形率（P<0.05），其作用介于單組染毒組之間。鉛鎘聯合處理組作用對大鼠生殖功能有拮抗效應。

關鍵詞：鉛；鎘；聯合；大鼠；生殖功能

Corresponding author：WANG Xian-zhong

鉛單獨作用不僅會導致精液質量下降和性欲降低，而且會引起睪丸的退行性變化，并使精子軸絲濃縮、變性，直接使其精子活力降低[1]。鎘單獨作用也可以誘導睪丸、附睪等組織器官發生結構和功能上的退行性變化，引起生精障礙甚至不育；鎘注射后，附睪、精囊、前列腺體積縮小和重量減輕，能夠使精子數、精子密度及其精子活動率下降，抑制離體睪丸支持細胞分泌睪丸酮。以往的研究主要是研究兩種重金屬的單獨作用，但是兩種金屬在自然界是同時存在的，而且金屬之間多具有伴生性，鉛和鎘在自然界中常形成復合污染。然而鉛和鎘的聯合生殖毒性還未見報道。為了研究兩種重金屬的聯合生殖毒性，本試驗以雄性大鼠（體重130±5 g）為研究對象，通過長期灌喂試驗，旨在探究鉛和鎘聯合作用對雄性生殖功能的影響及可能的作用機制。

1　材料與方法

1.1材料醋酸鉛[Pb（CH3COO）2）]、氯化鎘（CdCl2），購自Sigma公司；SPF級昆明系雄性大鼠（體重130± 5 g，由重慶中藥研究所提供）；各種檢測試劑盒，均購自南京建成生化試劑有限公司，其他試劑為國產分析純。

1.2方法

1.2.1大鼠飼喂試驗將24只SPF級昆明系雄性大鼠（體重130±5 g）隨機分成4組，每組6只，分別是對照組；300 mg Pb（CH3COO）2/L組；50 mg CdCl2/L組；300 mg Pb（CH3COO）2/L+50 mg CdCl2/L組。對照組自由飲用超純水，染毒組自由飲用配制毒液。大鼠飼養于標準化的實驗室，保證恒溫（22℃）和恒定的光照周期。每天定時飼喂，自由采食顆粒飼料和飲水，定時更換墊料，隨時觀察大鼠的臨床癥狀，第36天對全部大鼠進行麻醉后脫頸處死。

1.2.2鉛鎘聯合染毒對大鼠生長發育的影響在染毒飼喂期間，每1周測1次大鼠的體重。在染毒結束后，首先稱量大鼠的重量，然后稱取內臟的重量，并計算肝臟、腎臟和睪丸指數。

1.2.3鉛鎘聯合染毒對肝腎功能的影響采用眼球摘除法收集血樣，使用血液生化分析儀檢測肝腎功能的指標，丙氨酸氨基轉移酶、天門冬氨酸氨基轉移酶、肌酐、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶，測定方法參考Zhang[2]所使用的方法，以確定對肝腎功能的影響。

1.2.4鉛鎘聯合染毒對精液品質和大鼠睪丸抗氧化能力的影響根據實驗室建立的方法收集精液并進行精液品質簽定，具體見zhang[2]。4℃條件下，將采集的睪丸樣本加入5 mL用冰預冷的Tris-HCL buffer溶液（0.01 mol/L，pH值7.4），13 000 r/min離心2 min后，組織勻漿液浮于上層，將上層液體吸出保存，各種生化指標測定的具體操作按說明書和相關文獻[3]進行。

1.3統計分析每個試驗重復2-3次，所獲得的試驗數據采用SPSS16.0軟件分析數據間差異的顯著性（P<0.05）；并采用one-way ANOVAs分析各組處理間的相關性，所有百分數在正弦轉化后再進行分析，經由LSD法分析不同組間的差異，表中不同的字母表示差異顯著。

2　試驗結果

2.1鉛鎘聯合染毒對大鼠體重、肝臟和腎臟重量、睪丸重量的影響從表1可以看出，各種處理對體重的影響不顯著（P>0.05）。Pb單獨作用時降低了肝臟重體重比（P>0.05），增加了腎臟重體重比和睪丸重體重比（P<0.05）；Cd組單獨作用時降低了肝臟重體重比（P<0.05）、腎臟體重比（P>0.05）和睪丸重體重比（P>0.05）。聯合染毒組與對照組相比增加了肝臟體重比（P<0.05），其作用強于單獨作用組；聯合作用也降低了腎臟重體重比（P<0.05）和睪丸重體重比（P>0.05），其作用強度介于Pb和Cd單獨作用之間。

表1　鉛和/或鎘對大鼠體重和臟器指數的影響　[X（平均數）±SE（標準誤）（n=6）]

2.2鉛鎘聯合染毒對血清生化指標的影響Pb、Cd單獨作用對于血清中丙氨酸氨基轉移酶（ALT）的水平無顯著影響（P>0.05），但卻顯著增加了天門冬氨酸氨基轉移酶（AST）的水平（P<0.05）。聯合染毒顯著降低了ALT的水平，與對照相比降低37.61%（P< 0.05）；但對于天門冬氨酸氨基轉移酶（AST）的水平沒有顯著影響（P>0.05）。Pb、Cd單獨作用也顯著增加了肌酐（CREA）的水平（P<0.05），而聯合染毒組其肌酐（CREA）水平較Pb組、Cd組偏低，僅為Pb組的76.28%、Cd組的95.61%。Pb組、Cd組單獨作用也顯著增加了堿性磷酸酶（ALP）的水平（P<0.05），而聯合染毒組ALP的水平與對照組相比差異不顯著（P> 0.05）（表2）。Pb顯著影響了乳酸脫氫酶（LDH）的水平（P<0.05），而Cd的作用弱于Pb，二者聯合作用時LDH低于單獨作用時的水平（表2）。此外，與對照組相比，鉛鎘單獨或者聯合染毒使大鼠血清中TSOD和GSH-Px的含量有顯著變化（見表2）。

2.3鉛鎘聯合染毒對大鼠精液品質的影響從表3可以發現，與對照組相比，Pb、Cd無論是單獨還是聯合作用均顯著降低了精子總數（P<0.05），增加了精子畸形率（P<0.05），聯合作用組的效果介于二者之間。此外，Cd組、聯合染毒組顯著降低了頂體完整率（P<0.05），Pb組較對照組有所降低（P>0.05）。

表2　鉛和/或鎘對大鼠肝臟、腎臟指標的影響　[X（平均數）±SE（標準誤）（n=6）]

表3　鉛和/或鎘對大鼠精子數量和特性的影響[X（平均數）±SE（標準誤）（n=6）]

2.4鉛鎘聯合染毒對氧化應激相關分子的影響鉛、鎘單獨染毒均影響了睪丸組織中iNOS、MDA的水平，而且聯合染毒組的作用更顯著（P<0.05）。與對照組相比，鉛、鎘單獨染毒組和聯合染毒組都顯著增加了iNOS的濃度（P<0.05），但聯合染毒組與Pb組差異顯著（P<0.05）。鉛鎘單獨染毒組和聯合染毒組都顯著降低了睪丸抑制羥自由基能力（P< 0.05），分別降低了26.43%、28.85%、48.39%，但聯合染毒組比單獨染毒組作用更顯著（P<0.05）。此外，鉛鎘單獨或聯合染毒使大鼠睪丸抗氧化酶T-SOD活性與非酶性抗氧化劑GSH含量均有顯著變化（P< 0.05）（見表4）。

表4　鉛和/或鎘對大鼠氧化應激相關分子的影響　[X（平均數）±SE（標準誤）（n=6）]

3　討論

王林研究發現，鉛鎘聯合作用對腎臟具有協同作用[4]。但本試驗結果發現，鉛鎘聯合染毒組對雄性大鼠生殖功能的影響并不具有伴生性，出現差異可能與使用動物的年齡有關[4]，也可能與鉛鎘聯合作用對不同器官的敏感性并不相同有關。

本試驗發現，鉛鎘單獨染毒組使血清中ALT、AST、LDH、ALP、CREA的水平明顯升高，這表明鉛鎘對肝腎功能有明顯的毒害作用，但是聯合作用時這些指標卻沒有表現出疊加效應，與王林的結果不一致[4]，這可能是因為鎘在不同年齡階段誘導金屬硫蛋白表達水平的差異導致鉛鎘聯合作用對肝臟功能產生不同作用的結果。本試驗中鉛鎘單獨染毒降低了睪丸中GSH和GSH-Px的活力，這與鉛鎘單獨作用對睪丸組織抗氧化酶活性的影響相一致[4，6]，但二者聯合作用并不能使這些參數發生疊加效應，這可能是因為鎘主要通過引起細胞膜的脂質發生過氧化，降低細胞內抗氧化劑水平和通過介導線粒體功能損傷來增加活性氧的產生[5]；而鉛則主要通過改變膜脂質成分改變會引起膜完整性破壞、通透性和流動性降低，使細胞膜更易發生脂質過氧化反應。鎘誘導睪丸中金屬硫蛋白的表達，使鉛的毒性作用不能充分發揮，因此出現相互拮抗的現象。特別需要指出的是，盡管鉛鎘聯合染毒有一定的拮抗作用，但仍有較強的損害作用，因此，其毒害作用仍不可忽視。

參考文獻：

[1]韓磊，張恒東.鉛、鎘的毒性及其危害[J].職業衛生與病傷，2009，24（3）：173-177.

[2] Jiao- jiao Zhang，Yi Wang，Hai- yang Xiang，et al . Oxidative stress：role in acetamiprid-induced impairment of the male mice reproductive system[J] . Agricultural Sciences in China . 2011，10 （5）：786-796.

[3] Wang X Z，Liu S S，Sun Y . et al . Beta-cypermethrin impairs re?productive function in male mice by inducing oxidative stress[J] . Theriogenology，2009，72（5）：599-611.

[4]王林.鉛鎘聯合對大鼠腎臟的毒性研究[D].揚州：揚州大學，2009.

[5] Joseph P . Mechanisms of cadmium carcinogenesis [J] . Toxicology and Applied Pharmacology，2009，238（3）：272-279.

[6] Veena Sharma，Leena Kansal，Arti Shanna.Prophylactic Efficacy of Coriandrum sativum（Coriander）on Testis of Lead-Exposed Mice[J]. Biological Trace Element Research，2010，136（3）：337-354.

Combined Effects Of Lead And Cadmium On Reproductive Function In Male Rats

ZOU Hong-mei，WANG Li-na，DUAN DAN Yong-hao，WEI Xue-liang，WANG Xian-zhong
（Chongqing Key Laboratory of Forage & Herbivorce，College of Animal Science，Veterinary and Aquaculture，Southwest University，Chongqing 400716，China）

Abstract：Twenty-four SD male rats（125～135 g）were randomly divided into four groups（n=6 per group）.Rat daily gain of the combined exposure group was significantly decreased.However，testis weight ratio and kidney weight ratio of the combined exposure group was significantly increased，which were more than those of the Pb exposure group，but less than those of the Cd exposure group. And liver weight ratio of the combined exposure group was the highest.In addition，SOD and GSH-PX in serum of the combined exposure group was significantly increased（P<0.05）；the level of ALT and CRE was significantly decreased（P<0.05），while the level of AST，LDH，and ALP was decreased slightly（P>0.05）.In the combined exposure group, the level of TNOS，iNOS, T-SOD，and MDA in testis homogenates was significantly increased（P<0.05）；the capacity of inhibiting the hydroxyl radicals in testis was also significantly reduced （P<0.05）.However, the vitality of GSH-PX in testis homogenates was reduced slightly（P> 0.05），ranging between the single exposure groups.The total number of sperm and the proportion of acrosome integrity of combined exposure group was significantly decreased（P< 0.05），but the malformation rate was significantly increased（P<0.05），which ranged between single exposure groups.The combined treatment of lead and cadmium has antagonistic effects on reproductive function in male rats.

Key words:lead；cadmium；combined treatment；rat；reproductive function

通訊作者：王鮮忠，E-mail：xianzhong wang@aliyun.com

作者簡介：鄒紅梅（1992-），女，本科生，從事動物醫學專業學習，E-mail：1563624571@qq.com

基金項目：國家大學生創新性實驗計劃項目（20120635009）

收稿日期：2014-03-05

中圖分類號：S865.1+2

文獻標志碼：A

文章編號：0529- 6005（2015）10- 0074- 03