二氧化碳高暴露對SD雌性大鼠生育能力的影響

陳琪珍, 陳 雄, 田淑娜, 邱麗華

(上海交通大學附屬仁濟醫院 婦產科, 上海, 200127)

二氧化碳高暴露對SD雌性大鼠生育能力的影響

陳琪珍, 陳 雄, 田淑娜, 邱麗華

(上海交通大學附屬仁濟醫院 婦產科, 上海, 200127)

目的研究模擬腹腔鏡手術室二氧化碳高暴露環境下SD雌大鼠受孕率、流產、存活仔鼠數量、身長、體質量、畸形率，同時監測大鼠血清性激素(E2、P、FSH、LH)、甲狀腺功能(TSH、FT4)、超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)水平。方法80只正常雌鼠進行分組，對照組40只雌鼠不做任何處理，實驗組40只雌鼠給予二氧化碳暴露, 1個月后將2組雌鼠再進行分組，即對照組A、實驗組A、對照組B、實驗組B，每組20只。實驗組A雌鼠及對照組A雌鼠均進行合籠，比較2組檢栓數、受孕率、流產、存活仔鼠數量、身長、體質量、畸形率。比較對照組B雌鼠及實驗組B雌鼠在不同環境下性激素、甲狀腺功能及卵巢病理。結果觀察對照組A與實驗組A雌鼠在合籠后妊娠情況、檢栓數、妊娠數、妊娠率、流產數及產仔數量, 2組動物以上指標并無顯著差異(P>0.05)。對照組A與實驗組A雌鼠產仔身長、體質量及畸形率也無顯著差異(P>0.05)。二氧化碳高暴露的實驗組B雌鼠血內雌二醇及孕激素水平顯著低于對照組B雌鼠，同時實驗組B雌鼠卵泡刺激素及促黃體生成素顯著高于對照組B雌鼠(P<0.05)。2組動物模型體內血清促甲狀腺素及游離甲狀腺素無顯著差異。實驗組B雌鼠卵巢組織超氧化物歧化酶(SOD)稍低于對照組B雌鼠(P>0.05), 實驗組B雌鼠卵巢丙二醛(MDA)含量顯著高于對照組B雌鼠(P<0.05)。結論二氧化碳高暴露可顯著影響雌鼠性激素水平及卵巢氧化應激指標，但對雌鼠妊娠及妊娠結局并無顯著影響。

二氧化碳暴露; 雌性; 生育能力

二氧化碳(CO2)是人正常生理活動不可或缺的生理氣體，但當其含量超過2 kPa(15 mmHg)時，對機體會產生毒性作用主要刺激人的呼吸中樞，稱為高二氧化碳癥，則屬于有害氣體[1-4]。腹腔鏡手術中CO2氣腹形成時間越長對卵巢功能及其儲備功能影響越明顯; 同時對妊娠期甲狀腺激素也有影響[5]; CO2氣腹時間延長會影響妊娠期性激素水平。手術過程中彌散的CO2氣體勢必造成手術間環境的空氣污染[6], 另外高二氧化碳環境下醫生疲倦嚴重度評分顯著增加，危害醫護人員身心健康[7-8]。目前還未有文獻報道二氧化碳高暴露的職業女性是否存在女性激素紊亂、卵巢功能下降及生育功能下降。本研究探討二氧化碳高暴露下SD雌大鼠各指標變化，現報告如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本實驗所需為50 d齡性成熟清潔級雌性SD大鼠80只，體質量210 g左右。80只成年雌鼠用0.5%品紅液在鼠背標志隨機分為試驗組和對照組。清潔級雄性大鼠40只，體質量260 g左右，隨機分為2組。均購于第二軍醫大學實驗動物中心。動物自由取食，供水充足。動物房溫度控制在(23±2) ℃, 12 h晝夜循環。

測定使用便攜式紅外線CO2分析儀(TY-9800A)參照《中華人民共和國室內空氣質量標準》(GB/T 18883-2002)在本院婦科腹腔鏡手術室內近術者布置3個點進行CO2濃度檢測。納入手術限定的為子宮肌瘤手術，手術時間每臺2～4 h, 每組每周10臺，測定2周; 納入手術室均為萬級層流手術間，面積30～40 m2, 室溫22 ℃～26 ℃, 濕度66%～70%, 術前層流凈化30 min, 采樣高度距地面1.5 m, 測得3點數值取平均值。分別于手術開始30 min (T0)、手術開始1 h (T1)、手術開始2 h (T2)、手術結束時(T3)檢測并記錄手術室內CO2濃度。見表1。

表1 2組手術室不同時刻室內CO2濃度的比較 g/m3

與開腹組比較, *P<0.05; 與同組前一時間點比較, #P<0.05。

1.2 構建二氧化碳高暴露大鼠模型

CO2鋼瓶置于實驗室中，打開閥門，控制流量持續放氣，模擬本院婦科腹腔鏡手術室氣體環境(監測平均值)，保持持室內CO2濃度為手術室CO2平均值(由CO2檢測儀監測)，將試驗組雌鼠置于CO2高暴露環境中6 h/d, 共1月。根據表1按腹腔手術室開始30 min、手術開始1 h、手術開始2 h、手術結束(3.5～6 h)4個階段CO2濃度梯度設置大鼠CO2暴露濃度與時間。

1.3 實驗步驟

對照組A: 雌鼠20只，常規空氣飼養環境，時間1月。實驗組A: 雌鼠20只，高二氧化碳暴露(模擬婦科腹腔鏡手術室空氣環境中二氧化碳濃度), 6 h/d, 共1月。對照組B: 雌鼠20只，常規空氣飼養環境，時間1月。實驗組B: 雌鼠20只，高二氧化碳暴露(模擬婦科腹腔鏡手術室空氣環境中二氧化碳濃度), 6 h/d, 共1月。

飼養1月后, A組以雌鼠1∶1比例與雄鼠晚8點合籠過夜。各組雌鼠于次日清晨8時檢查陰道涂片，以涂片查到精子定為孕1 d。方法: 棉簽用生理鹽水浸潤輕輕插入動物陰道內，稍轉一下后抽出，將取得的陰道分泌物涂在玻片上，在顯微鏡下觀察。鏡下見精子的為妊娠第1天。確定為懷孕的雌鼠單獨分籠喂養。妊娠時間共21～30 d。

對照組A孕鼠喂養至分娩，以此組受孕率、流產、存活仔鼠數量、身長、體質量、畸形率、產后2周死亡率為正常參考值。實驗組A孕鼠繼續CO2高暴露，直至分娩。分娩后母鼠與仔鼠于正常環境飼養并進行計數、21 d后稱重并測量身長。

對照組B及實驗組B均在飼養1月后取尾血采用ELISA法檢測性激素(E2、P、FSH、LH)及甲狀腺激素水平(TSH、FT4), 剖腹取卵巢組織，研磨后采用ELISA試劑盒在分光光度計下測定超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛 (MDA)含量。

1.4 統計學分析

應用SPSS 22.0軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示，兩組之間指標采用獨立樣本t檢驗判斷有無差異性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 2組雌鼠合籠后妊娠情況比較

對照組A雌鼠檢栓數12, 妊娠數11, 妊娠率91.67%, 流產數0, 產仔數量(9.62±1.47)只; 實驗組A雌鼠檢栓數11, 妊娠數9, 妊娠率81.82%, 流產數0, 產仔數量(8.84±1.68)只。

2.2 2組雌鼠產仔體重身長情況比較

對照組與二氧化碳高暴露組雌鼠產仔21 d后比較，對照組3.88%; 發現給予高二氧化碳環境的實驗A組A仔鼠數量82只，身長(26.53±3.38) cm、體質量(143.21±0.17) g, 畸形率4.88%; 以上3個指標2組并無顯著差異。

2.3 不同處理組雌鼠尾血雌激素及甲狀腺激素水平檢測

通過檢測不同處理模式下的2組雌鼠血中雌二醇、孕激素、卵泡刺激素、促黃體生成素、血清促甲狀腺素及游離甲狀腺素發現給予高濃度二氧化碳的實驗組大鼠血內雌二醇及孕激素水平顯著低于對照組，同時實驗組卵泡雌激素及促黃體生成素顯著高于對照組。2組動物模型體內血清促甲狀腺素及游離甲狀腺素并未表現出顯著差異。見表2。

2.4 不同處理組雌鼠卵巢氧化指標檢測

通過檢測卵巢組織氧化應激指標超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)發現，實驗組動物卵巢組織超氧化物歧化酶(SOD)為(24.26±2.73) U/mL, 稍低于對照組的(27.54±2.07) U/mL, 而實驗組動物卵巢丙二醛(MDA)含量為(17.52±1.88) noml/mL, 顯著高于對照組(13.64±1.32) noml/mL(P<0.05)。

表2 不同處理組雌鼠尾血雌激素及甲狀腺激素水平檢測

與對照組B比較, *P<0.05, **P<0.01。

3 討 論

隨著微創外科技術在臨床上的應用越來越廣泛，臨床常重視了二氧化碳對患者機體的影響，而忽略了對醫務工作者自身的影響。手術人員自我防護意識薄弱，為避免單極電刀、雙極電刀、超聲刀等都會產生煙霧水汽，影響手術視野，妨礙手術順利進行[9]。絕大部分手術醫生直接打開 Trocar 的閥門放出煙霧，煙霧與部分CO2被隨之排出，同時手術結束時腹腔內以及氣腹機內的余氣排放過程也會造成手術室內CO2濃度增高[10-12]。彌散的CO2氣體，勢必造成手術間環境的空氣污染，長期在這種廢氣污染的環境中工作，對手術室工作人員的身心健康帶來不利的影響[13-15]。研究[16-17]證實，腔鏡手術室內CO2濃度于手術30 min時升高，術中維持較高水平，于手術結束時達最高值約0.183%, 和開腹手術組相比，腔鏡手術組人員手術后心率和呼吸頻率明顯增快、pH降低、p(CO2)升高，且疲倦嚴重度評分顯著增加，因此腔鏡手術造成的手術室內CO2污染危害醫護人員身心健康。研究[18-19]顯示氣腹機在實際使用過程中，可以引起手術室CO2氣體濃度升高，對于醫護人員的生命體征產生影響，術后心率及血壓較術前比較差異有統計學意義。持續高濃度的二氧化碳環境對女性生殖內分泌是否有不良影響，是否引起女性生育能力的下降是值得關注的。

Tang CS及Wan GH[20]報道手術里空氣中二氧化碳及其他廢氣含量高，除了對醫護人員身心造成傷害，因細菌濃度也相對較高，易導致患者感染。Hardt DJ等[21]2015年的研究成 果，關注潛艇封閉空氣環境一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和低氧氣(O2)對女性生殖和發育的風險、性周期變化及性激素濃度長期的潛在不良影響。同時，Hardt DJ等也關注了潛艇污染物的吸入毒性，研究中沒有觀察到大鼠潛在的神經行為、生殖和發育毒性; 沒有觀察到大鼠發情階段、交配、妊娠或分娩并發癥; 沒有觀察到大鼠或仔鼠相關的運動活動、探索行為及更高級的認知功能(學習和記憶)缺陷，亞急性暴露潛艇大氣氣體并不影響老鼠繁殖的能力，沒有重大的不良健康影響。相對于潛艇密閉的高二氧化碳環境，故設計了本試驗模擬腹腔鏡手術室二氧化碳高暴露環境，通過觀察對照組與實驗組雌鼠在合籠后妊娠情況，檢栓數、妊娠數、妊娠率、流產數及產仔數量發現高濃度二氧化碳對其妊娠統計學上無顯著差異。對照組與二氧化碳高暴露組雌鼠產仔身長、體質量及畸形率雖不具備統計學意義，但的確有數量、體質量上的差異，考慮是否樣本量不足，檢驗效能低。通過檢測不同處理模式下的兩組雌鼠血中雌二醇、孕激素、卵泡刺激素、促黃體生成素、血清促甲狀腺素及游離甲狀腺素發現給予高濃度二氧化碳的實驗組大鼠血內雌二醇及孕激素水平顯著低于對照組，同時實驗組卵泡刺激素及促黃體生成素顯著高于對照組，高二氧化碳暴露可紊亂雌激素的分泌與卵巢功能。為檢驗實驗結果，擬對手術室女性工作人員進行相關研究以驗證。兩組動物模型體內血清促甲狀腺素及游離甲狀腺素并未表現出顯著差異。通過檢測卵巢組織氧化應激指標SOD及MDA發現實驗組動物卵巢組織SOD稍低于對照組，但并未出現統計學差異，然而實驗組動物卵巢MDA含量卻顯著高于對照組。

綜上所述，腔鏡手術造成手術室內CO2污染，危害醫護人員身心健康，對女性生殖內分泌可能有潛在不良影響，臨床應加強各類防范措施的使用，盡量減少女性醫生二氧化碳的暴露。

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EffectofhighcarbondioxideexposureonfertilityofSDfemalerats

CHENQizhen,CHENXiong,TIANShuna,QIULihua

(DepartmentofGynecologyandObstetrics,RenjiHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai, 200000)

ObjectiveTo investigate the pregnancy rate, abortion rate, the number of surviving rats, the body mass and the deformity rate of SD female rats in the simulated laparoscopic operation room with high carbon dioxide exposure. Serum sex hormones (E2, P, FSH, LH) and thyroid function(TSH, FT4) were also monitored, superoxide dismutase(SOD) and malondialdehyde(MDA) were detected.MethodsA total of 80 normal female rats were divided into two groups, 40 rats in the control group conducted no measures and 40 in the experimental group were in high carbon dioxide exposure. One month later, female rats of two groups were divided into four groups, the control group A, the experimental group A, the control group B, the experimental group B. Female rats of A groups were all caged in one, the number of detected thrombus, the rate of conception, the number of abortion, the number of surviving mice, body length, body mass and deformity rate were compared between the two groups. Sex hormones, thyroid function and ovarian pathology under different environments in the control group B and the experimental group B were compared.ResultsThe pregnant condition, the number of thrombus, the number of pregnancy, the rate of pregnancy, the number and rate of abortion and the number of farrowing both in control A group and in experimental A group showed no significant difference (P>0.05). And there was no significant difference in size, weight and deformity rate between the control A group and experimental A group (P>0.05). Estradiol and progesterone levels in experimental B group in high concentration of carbon dioxide were significantly lower, and follicle stimulating hormone and luteinizing hormone were significantly higher than that of the control B group (P<0.05). However, serum thyrotropin and free thyroxine in vivo of animal model in two groups showed no significant difference. The superoxide dismutase(SOD) in the ovary of the experimental B group was slightly lower, and malondialdehyde(MDA) was significantly higher than that in the control B group(P<0.05).ConclusionHigh carbon dioxide exposure can significantly affect the levels of sex hormones and ovarian oxidative stress, but have no significant effect on pregnancy outcomes.

carbon dioxide exposure; female; fertility

2017-07-07

上海市寶山區科學技術委員會科技創新專項資金項目(16-E-2)

邱麗華

R 321.1

A

1672-2353(2017)23-060-04

10.7619/jcmp.201723018