幾種微量元素對(duì)動(dòng)物生殖毒性的研究進(jìn)展

登高遠(yuǎn)眺

量元素是營(yíng)養(yǎng)元素中的重要部分,是動(dòng)物機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育、維持正常生理機(jī)能必不可少的元素。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究表明,補(bǔ)充動(dòng)物機(jī)體所需的微量元素,能夠促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體的新陳代謝、增強(qiáng)免疫功能、提高生產(chǎn)性能,但是某些微量元素在動(dòng)物體內(nèi)達(dá)到一定量時(shí),對(duì)動(dòng)物性腺、生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生危害,具有一定的生殖毒性。
    1　氟
    氟對(duì)生殖系統(tǒng)的毒性作用具有復(fù)雜性和廣泛性。過(guò)量的氟能在分子水平上破壞染色體DNA的結(jié)構(gòu),又可作用于神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng),還可損害睪丸的生精功能,最后對(duì)生殖系統(tǒng)造成多方面的損害。
    1.1 氟對(duì)精子質(zhì)量的影響　
    近年來(lái)研究表明:高劑量的氟可使動(dòng)物的精子數(shù)量減少,精子密度和精子活力明顯降低,精子畸形率顯著升高,并呈明顯的時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系,特別是雞的慢性氟中毒呈現(xiàn)一種特定的時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系。對(duì)于氟導(dǎo)致精子質(zhì)量下降的機(jī)理尚不是很明了。應(yīng)晨江認(rèn)為,氟可以直接破壞精子結(jié)構(gòu),表現(xiàn)為使精子微管及鞭毛缺乏,纖維鞘破裂及鞭毛中段線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)受損。Mcivor報(bào)道,氟還能使完整的細(xì)胞溢出鉀離子,精子中鈉和鉀的含量顯著降低,有效的鉀離子溢出可干擾電解質(zhì)平衡,從而導(dǎo)致精子形態(tài)和功能的損害。此外,氟對(duì)睪丸、體內(nèi)生殖激素和酶、生殖系統(tǒng)微量元素、生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的影響以及對(duì)其它系統(tǒng)的作用都可影響到精子的質(zhì)量。
    1.2　氟對(duì)睪丸和生殖細(xì)胞的影響　
    黎曉敏等研究認(rèn)為:高氟可顯著抑制雞的生長(zhǎng)和睪丸發(fā)育,染氟雞睪丸質(zhì)量、睪丸器官指數(shù)均明顯降低,可嚴(yán)重?fù)p傷雞睪丸曲細(xì)精管、生精細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞。崔留欣等研究表明,高劑量的氟可誘導(dǎo)大鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡,且存在一定的時(shí)間-劑量-效應(yīng)關(guān)系;另外還發(fā)現(xiàn),過(guò)量的氟進(jìn)入睪丸后,主要作用于精母細(xì)胞,通過(guò)影響精母細(xì)胞而導(dǎo)致成熟精子數(shù)量下降而非直接作用于精子細(xì)胞。江琴等研究指出,氟可能通過(guò)抑制增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)的表達(dá),從而減少生殖細(xì)胞的數(shù)量,對(duì)雄性生殖系統(tǒng)造成損害。李積勝通過(guò)飲用含200 mg/L氟化鈉的去離子水對(duì)大鼠進(jìn)行染毒,結(jié)果大鼠睪丸細(xì)胞內(nèi)一氧化氮合酶(NOS)活性明顯增強(qiáng)。而有研究證明睪丸內(nèi)一氧化氮合酶(NOS)的活性增強(qiáng)與生精細(xì)胞凋亡增加有關(guān)。
    1.3　氟對(duì)生殖內(nèi)分泌的影響　
    姜春霞等研究了高氟對(duì)雄性大鼠生殖系統(tǒng)的內(nèi)分泌干擾作用,指出染氟后大鼠血清的睪酮、雌二醇、促黃體生成激素的水平明顯下降。
    1.4　氟對(duì)生殖遺傳的影響　
    汪超等等用含200 mg/L氟化鈉的去離子水對(duì)大鼠進(jìn)行染毒,采用吖啶橙熒光染色法顯示睪丸細(xì)胞DNA和RNA,結(jié)果表明,氟中毒后大鼠睪丸細(xì)胞DNA和RNA活性明顯減少。張遵真應(yīng)用單細(xì)胞凝膠電泳試驗(yàn)研究了氟化鈉對(duì)離體小鼠睪丸細(xì)胞的DNA損傷與修復(fù)效應(yīng),表明一定劑量的氟可引起小鼠睪丸細(xì)胞DNA單鏈斷裂,出現(xiàn)拖尾的彗星細(xì)胞,而且無(wú)論是拖尾細(xì)胞百分率還是DNA遷移長(zhǎng)度都隨氟化鈉濃度的增加而增加,表現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。說(shuō)明氟具有一定的生殖遺傳毒性。
    2　砷
    砷所表現(xiàn)出的生殖毒性是多方面的,對(duì)生殖細(xì)胞有直接的損害作用;砷可通過(guò)直接損傷生殖器官及影響生殖內(nèi)分泌功能而產(chǎn)生生殖毒性作用;此外,砷還可使動(dòng)物的繁殖能力降低,并對(duì)子代產(chǎn)生諸多不良影響。
    2.1　砷對(duì)精子質(zhì)量的影響　
    張育等通過(guò)每天對(duì)大鼠腹腔注射不同劑量的As2O3,二周后對(duì)大鼠進(jìn)行睪丸精子計(jì)數(shù),并計(jì)算每日精子生成量,結(jié)果表明,高劑量的As2O3可引起精子生成量的減少和精子運(yùn)動(dòng)能力的降低。
    2.2　砷對(duì)睪丸和生殖細(xì)胞的影響　鄭金平等以4.6 mg/kg劑量的As2O3灌胃大鼠,結(jié)果表明:砷可導(dǎo)致大鼠睪丸補(bǔ)體抑制水平下降,可能與砷引起的精子畸變、流產(chǎn)、不育有關(guān)。張育等用As2O3對(duì)雄性大鼠染毒后進(jìn)行了血清睪丸酶的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)ACP、ALP、G-6-PD、LDH及LDH-X
活性均明顯下降。張育等又應(yīng)用不同劑量的As2O3(2、4、8 mg/kg)每天給大鼠腹腔內(nèi)注射,兩周后對(duì)大鼠進(jìn)行睪丸組織病理學(xué)檢查,發(fā)現(xiàn)高劑量組睪丸部分曲細(xì)精管出現(xiàn)破裂、滲出,基膜溶解,精子生成明顯減少,間質(zhì)出現(xiàn)水腫滲出,支持細(xì)胞和各級(jí)生精細(xì)胞也有所減少。
    2.3　砷對(duì)生殖內(nèi)分泌的影響　
    張晨等研究了砷染毒后雌性大鼠內(nèi)分泌激素的變化,結(jié)果表明,隨著染砷劑量的增加,大鼠血清黃體生成素(LH)水平有明顯增高。張育等研究指出,用一定劑量的As2O3染毒后,雌性大鼠血清睪酮(T)含量顯著降低,并推斷As2O3可能通過(guò)對(duì)睪丸組織的損傷而抑制大鼠體內(nèi)睪酮(T)分泌,導(dǎo)致精子生成減少,產(chǎn)生雄性生殖毒性。
    3　錳
    3.1　錳對(duì)精子質(zhì)量的影響　
    伍冬梅等研究指出,高劑量的氯化錳可導(dǎo)致精子畸形率升高,并對(duì)小鼠精子生成有明顯的損害作用,并且有一定的時(shí)間-效應(yīng)和劑量-效應(yīng)關(guān)系。張玉敏等對(duì)雄性小鼠經(jīng)腹腔注射不同劑量氯化錳水溶液,結(jié)果發(fā)現(xiàn)氯化錳高劑量染毒組(40 mg/kg)精子數(shù)量、精子活率顯著降低,精子畸形率、睪丸初級(jí)精母細(xì)胞染色體畸變率顯著升高。
    3.2　錳對(duì)生殖細(xì)胞的影響　
    武英等用不同劑量(10、20、40mg/kg)分別對(duì)雄性W istar大鼠灌胃染毒氯化錳,連續(xù)染毒30天后測(cè)定睪丸酶的活力,結(jié)果表明,亞急性染毒氯化錳可使大鼠睪丸組織產(chǎn)生脂質(zhì)過(guò)氧化作用,使睪丸標(biāo)志酶活力降低,睪丸勻漿中NOS活力升高,使間質(zhì)細(xì)胞、支持細(xì)胞和生精細(xì)胞受
損,并形成一個(gè)損傷鏈。魏娜等對(duì)染錳后小鼠的生殖能力進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn):生育指數(shù)、平均著床數(shù)和平均活胎率明顯降低,曲細(xì)精管橫截面積縮小,且生精上皮細(xì)胞數(shù)量減少。沈維干等采用小鼠卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)、體外受精的方法研究了硫酸錳對(duì)小鼠卵母細(xì)胞成熟和受精能力的影響,結(jié)果表明,硫酸錳可以抑制卵母細(xì)胞第一極體的釋放,降低小鼠平均超排卵的卵母細(xì)胞數(shù)和卵母細(xì)胞的成活率和體外受精率,還可以抑制受精卵的卵裂,具有明顯的生殖毒性。
    3.3　錳的生殖遺傳毒性　
    王子元等通過(guò)不同劑量(5、20、50 mg/kg)的氯化錳給小鼠腹腔注射染毒,研究錳對(duì)雄性生殖細(xì)胞的遺傳毒性。結(jié)果表明,顯性致死試驗(yàn)50 mg/kg組平均死胎數(shù)和突變指數(shù)增大,常染色體和性染色體發(fā)生早熟分離。
4　鎳
    4.1　鎳對(duì)睪丸和生殖細(xì)胞的影響　
    沈維干等認(rèn)為:鎳雖然對(duì)卵母細(xì)胞生發(fā)泡破裂沒(méi)有影響,但能夠抑制卵母細(xì)胞第一極體的排放,降低體外受精率,并降低卵母細(xì)胞的成活率。這說(shuō)明鎳能破壞小鼠卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂,影響小鼠的生殖功能。孫應(yīng)彪等給W istar雄性大鼠分別腹腔注射劑量為1·25、2·5、5·0 mg/kg的硫酸鎳,連續(xù)染毒30天后發(fā)現(xiàn),各劑量組大鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡增多,凋亡細(xì)胞主要是生精早期和晚期階段的精原細(xì)胞和精母細(xì)胞,且血清雌二醇(E2)水平降低。劉一亞等認(rèn)為:高鎳染毒大鼠睪丸二倍體細(xì)胞的百分比明顯下降,G0/G1期細(xì)胞數(shù)顯著降低,G/M期細(xì)胞數(shù)增加, S期細(xì)胞數(shù)減少。宋媛朝發(fā)現(xiàn)鎳可抑制睪丸組織Na+、K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的活力,而且隨著染毒劑量的增加,其效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。王學(xué)習(xí)則指出,鎳染毒后雌性大鼠卵巢NOS酶活力和NO量升高,卵巢功能受到損害,卵細(xì)胞質(zhì)量下降。
    4.2　鎳對(duì)生殖內(nèi)分泌的影響　
    王學(xué)習(xí)等研究指出,一定劑量的鎳染毒后動(dòng)物出現(xiàn)發(fā)情周期延長(zhǎng),超排卵數(shù)減少,血清雌二醇(E2)、孕酮(P)含量降低。孫應(yīng)彪等[34]也通過(guò)相似的鎳染毒方式對(duì)雄性大鼠進(jìn)行染毒,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鎳能使大鼠血清中睪酮(T)、卵泡刺激素(FSH)和黃體生成素(LH)的含量顯著降低。
    5　硒
    5.1　硒對(duì)精子和睪丸的影響　
    周景明指出,高硒染毒后公兔精子畸形率顯著升高,睪丸曲細(xì)精管內(nèi)的生精細(xì)胞減少,排列紊亂,有的胞核淡染甚至溶解消失呈變性壞死狀態(tài),有的曲細(xì)精管中出現(xiàn)少量炎性細(xì)胞和漿液纖維素滲出,而一般精子細(xì)胞稀少。張建新等在海蘭白公雞的日糧中添加1、5、10、15、20 mg/kg的硒后發(fā)現(xiàn),除1 mg/kg劑量組外,其它劑量組公雞睪丸曲精細(xì)管上皮細(xì)胞脫落,管壁溶解,細(xì)胞核不規(guī)則,核膜部分溶解、破裂,核質(zhì)外流,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張,核糖體脫落等。
    5.2　硒對(duì)胚胎的毒性作用　
    周景明研究表明:一定劑量的硒能導(dǎo)致母兔妊娠率降低,平均窩產(chǎn)仔數(shù)、活胎平均出生重下降,平均死胎率顯著升高。
    綜上所述,超量添加微量元素對(duì)動(dòng)物所表現(xiàn)出的生殖毒性是多方面的,對(duì)精子和生殖細(xì)胞有直接的損害作用,可造成染色體的破壞;可通過(guò)直接損傷生殖器官及影響生殖內(nèi)分泌功能而產(chǎn)生生殖毒性作用;此外,部分微量元素還可使雄性動(dòng)物精子質(zhì)量下降,導(dǎo)致生殖能力降低,并對(duì)子代產(chǎn)生諸多不良影響。因此,畜牧業(yè)生產(chǎn)中,補(bǔ)充微量元素時(shí),應(yīng)有科學(xué)的配方及適當(dāng)?shù)谋壤?保證畜禽的機(jī)體內(nèi)各種微量元素處于安全適宜的水平,畜禽才能正常生長(zhǎng)發(fā)育,維持正常繁殖性能。