硒对砷染毒致雄性大鼠生殖损害的拮抗作用

【摘要】 目的 探讨硒对高砷所致雄性大鼠生殖损害的拮抗作用。方法 50只雄性wistar大鼠随机分成对照组、砷（as2o3150mg/l）组、砷加低硒（0.5mg/l亚硒酸钠）组、砷（as2o3150mg/l）加硒（2.0mg/l亚硒酸钠）组、砷（as2o3150mg/l）加高硒（4.0mg/l亚硒酸钠）组5组，通过饮水加砷、加硒的方法染毒10周。观察砷、硒对大鼠体重、睾丸和附睾质量及其脏器系数，精子计数、活动率及畸形率，睾丸、附睾生化标志酶，血清性激素，睾丸组织病理切片以及初级精母细胞染色体畸形率的影响。结果 ①右侧睾丸质量对照组与砷加高硒组相比差异有统计学意义（p＜0.05）。②砷组精子计数、精子畸形率、精子活动率、乳酸脱氢酶、睾丸酮和促黄体生成激素与对照组比较差异均有统计学意义（p＜0.05）。③睾丸组织病理学检查结果显示，砷组与对照组比较结构较疏松，砷加低、中、高硒组与砷组比较结构相对完整。④初级精母细胞染色体畸形率结果显示，4组染毒组与对照组比较差异无统计学意义（p＞0.05）。结论 硒可拮抗高砷的雄性生殖毒性，以中等剂量硒效果最好。

【关键词】 硒; 砷; 拮抗作用; 雄性生殖毒性

experimental study on the antagonism of selenium on male

reproductive toxicity of excessive arsenicc

guo guihua,yang li,shen zhenhua,et al

(department of basic medicine,qiannan medical college for nationalities,duyun guizhou 558000,china)

abstract:objective to study the antagonism of selenium on male reproductive toxicity induced by excessive s 50 male wistar rats were randomly divided into five groups:control group,arsenic group,arsenic plus low dose selenium,arsenic plus middose selenium and arsenic plus highdose selenium the animals were fed with deionized water supplemented with as2o3 or/and na2seo3 for 10 weeks,the body,right testical,right epididymitis and its organic coefficient were measured and calculated,the count of sperm and the rates of sperm mobility and aberration were analyzed, the levels of lactate dehydrogenase(ldh),serum testosterone (t) and luteinizing hormone (lh) were examined,meanwhile the pathological alterations of test and the chromosome aberration of primary spermatocytes were s ① weight of right testical was significantly reduced (p＜0.05) in arsenic plus highdose selenium group as compared to control group.②the sperm count, the aberration rate of sperm,the rate of sperm mobility, the levels of ldh and t in serum,and the lh level were significantly changed in arsenic groups as compared to control group respectirely.③ the microstructure of testis was loosened in arsenic group as compared to control ed with arsenic group,low,middle,and high doses of selenium could significantly alleviate the pathological alteration of testis induced by arsenic.④no significant difference (p＞0.05) was observed after arsenic and/or selenium treatments in the rate of chromosome aberration of primary spermatocytes as compared to control sion arsenic can result in reproductive toxicity in mate rats,and appropriate selenium take can antagonize the toxicity of arsenic.

key words:selenium;arsenic;antagonism;male reproductive toxicity

砷是一种自然界广泛存在，并有类金属特性的元素，其化合物主要以三氧化二砷、二硫化二砷（雄黄）、三硫化二砷（雌黄）、硫砷化铁的形式存在。长期暴露在含砷高的环境中，可以引起急、慢性砷中毒、致畸、致突变和致癌作用，损伤人体心脏、肝脏、肾脏、皮肤、生殖等多个器官和系统。作为一种肯定的生殖毒物，近年来对于砷生殖毒性的研究逐渐得到重视，特别是对雄性生殖毒性的研究越来越多[1，2]。 但硒对砷所致雄性生殖毒性的拮抗作用报道较少，我们研究一定量的硒对砷化物的生殖毒性可能产生的影响，揭示硒对砷致雄性生殖损害拮抗作用的机制，并尽力找出最佳剂量，为砷中毒的预防和治疗提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 动物模型的建立

健康雄性清洁级wistar大鼠50只，由贵阳医学院实验动物中心提供，体质量50～55g，随机分为5组，每组10只，在正常环境下普通饲料适应性喂养1周后进行实验。以对wistar大鼠经口染毒纯度为＞99.0%的as2o3水溶液的半数致死量（ld50）为标准以及慢性毒性试验的剂量设计原则来确定给药剂量和时间。wistar大鼠经口服纯度为＞99.0%的as2o3水溶液的ld50为15mg/kg，取该ld50的1/10为剂量。砷组含150mg/l as2o3去离子水；砷加低硒组饮含150mg/l as2o3及0.5mg/l亚硒酸钠的去离子水；砷加中硒组饮含150mg/l as2o3及2.0mg/l亚硒酸钠的去离子水；砷加高硒组饮含150mg/l as2o3及4.0mg/l亚硒酸钠的去离子水；对照组给予等量双蒸水，方法相同。

1.2 检测指标

1.2.1 动物体质量、睾丸和附睾质量及其脏器系数

参照文献[3]方法检测动物体质量、睾丸和附睾质量及其脏器系数。

1.2.2 精子计数、活动率及畸形率分析

处死大鼠后，立即取一侧附睾尾，置37℃ 4ml生理盐水中剪碎，滤除组织碎片后，加1ml生理盐水制备精子悬液，用血细胞计数板计数精子数，400倍光学显微镜下伊红染色1～2min后镜检并计算精子活动率；取新鲜精子滤液2滴滴于载玻片上，室温下自然干燥后经甲醇固定，体积分数为2%伊红染色3h后在400倍光学显微镜下观察精子形态、计数畸形精子百分率（精子畸形以无钩、大头、香蕉形、双头、双尾等为指标）。

1.2.3 睾丸、附睾生化标志酶测定

制备睾丸、附睾组织匀浆，用南京建成生物工程研究所的乳酸脱氢酶（ldh）和atp酶测试盒检测睾丸中的ldh和附睾中的atp酶含量（单位用每小时每mg蛋白中有机磷的μmol表示）。

1.2.4 性激素测定

处死大鼠前抽取下腔静脉血，分离血清，用深圳拉尔文生物工程有限公司的血清睾酮（testosterone,t）和血清促黄体生成激素（luteinizing hormone,lh）放射免疫测定试剂盒测定血清睾丸酮和血清促黄体生成激素。

1.2.5 睾丸组织病理切片

按照文献方法[4] 将睾丸组织切片固定、脱水、染色后于光镜下观察生精上皮细胞的层次、形态结构，脱落的细胞及管腔拥塞程度，支持细胞的数量与形态改变。

1.2.6 初级精母细胞染色体畸形分析

参照文献方法[5]，染色体畸形主要包括染色体断裂、断片、裂隙及多倍体等。

1.3 统计学处理

采用spss（10.0）软件包进行分析，计数资料以±s表示，采用t检验，计量资料用χ2检验。

2 结 果

2.1 5组大鼠睾丸组织病理学检查

对照组睾丸生精上皮细胞有5～8层，形态结构完整，管腔中无脱落的细胞，可见大量成熟精子(图1)；砷组的各级生精细胞数量减少，结构疏松，成熟精子的数量减少(图2)；砷加低硒组和砷加中硒组的各级生精细胞数量较砷组有所增加，形态结构较正常，间质细胞的数量和结构也较正常，可见许多成熟精子(图3，4)。砷加高硒组仍可见到各级生精细胞数量减少，管腔中有脱落的精子和组织，成熟精子数量减少(图5)。

　　2.2 5组大鼠体质量、睾丸和附睾质量及其脏器系数（表1）

2.3 5组大鼠睾丸、附睾生化标志酶含量测定结果 （表2）

2.4 5组大鼠精子计数、畸形率及活动率分析（表3）表1 5组大鼠右侧睾丸和右侧附睾质量及其脏器系数比较与对照组比较，*p＜0.05表2 5组大鼠睾丸、附睾生化标志酶含量比较与对照组比较，*p＜0.05；与砷组比较，△p＜0.05，△△p＜0.01表3 5组大鼠精子计数、畸形率和 活动率比较与对照组比较，*p＜0.05；与砷组比较，△p＜0.05，△△p＜0.01

2.5 初级精母细胞染色体畸形分析

对照组初级精母细胞染色体畸形率为6.50%，砷组为9.90%，砷加低硒组为18.20%，砷加中硒组为14.60%，砷加高硒组为17.30%，组间比较，差异无统计学意义（p＞0.05）。

2.6 5组大鼠血清性激素的检测 （表4）表4 5组大鼠血清性激素含量比较与对照组比较，*p＜0.05；与砷组比较，△p＜0.05，△△p＜0.01

3 讨 论

有关砷与生殖系统之间的关系，已受到人们的高度关注，不少资料表明，砷及其化合物具有遗传毒性，可使染色体畸形率增高，姊妹染色体交换试验频率及微核率增加[6]。近年来人们已注意到砷的雄性生殖毒性问题，本研究结果进一步证实，饮含150mg/l as2o3水10周后，大鼠精子计数下降，精子活动率下降，畸形率升高；伴有组织病理改变及ldh、atp等生化标志酶含量的降低；血清睾酮下降及促黄体生成激素升高。上述结果表明饮含150mg/l as2o3水10周后大鼠生殖器官的结构及代谢均发生改变，生殖内分泌功能紊乱，性激素、相关酶类活性改变，砷化物可通过对生殖系统多方面的影响导致雄性大鼠生殖系统不可逆的损害。

硒是人体一种必需微量元素，对维持人体健康具有非常重要的作用。硒是精子发育过程中不可缺少的重要成分，对精子正常功能的发挥至关重要。砷中毒患者用含硒化合物治疗后，可以提高砷中毒患者体内抗氧化酶活性和防止脂质过氧化，促使体内砷的排出，血砷水平下降。本研究结果表明硒对高砷的生殖损害有一定的拮抗作用，尤以中等剂量效果最好。砷加硒组大鼠的精子活动率、畸形率、精子计数较砷组有明显改变；睾丸组织病理学结果显示，砷加硒组各级生精细胞数量较砷组有所增加，形态结构较正常，可见许多成熟精子；血清性激素检测结果显示，砷加硒组的血清睾丸酮、血清促黄体生成激素较对照组有明显差异。本次实验结果提示硒可以拮抗高砷的细胞毒作用，稳定生殖细胞和精子生长、发育、成熟的微环境。本次研究结果进一步证实了硒不仅具有拮抗高砷生殖毒性的作用，还可以促进砷中毒的修复。

硒还可以拮抗高砷所致的生化指标的改变，可对一些重要的睾丸、附睾生化标志酶产生影响，与砷的雄性生殖毒性有不可分割的关系。本研究结果表明：硒可显著拮抗高砷所致的ldh、alp等生化标志酶含量降低作用，对高砷引起的酶活性下降也有显著拮抗作用。关于砷、硒对生殖遗传的影响，研究结果显示：虽然砷组的初级精母细胞染色体畸形率高于对照组，砷加中硒组的染色体畸形率与砷组比较也有下降趋势，但差异无统计学意义（p＞0.05）。上述结果表明：在当前剂量和作用时间内，砷对雄性大鼠的初级精母细胞染色体未见明显毒性作用，这是否与染毒时间过短或染毒剂量过小有关，有待于进一步研究；砷硒联合对其也未见明显保护作用。

综上所述，饮水中150mg/l的as2o3已对雄性大鼠生殖系统产生了明显的毒性作用，适量的硒能从多方面拮抗高砷的生殖毒性作用，且以2.0mg/l的效果最好。

【参考文献】
[1]shalat sl,walk db,finnell of arsenic as a reproductive toxin with particular attention to neural tube defects[j].j toxicol environ health,1996,48:253

[2]张晨，肖碧玉，马龙，等.氟砷对大鼠生长发育及精子和缩核率的影响[j].新疆医学院学报，1996，19：257

[3] 张晨,姚华，凌冰，等.砷对大鼠生育繁殖及子代发育影响的研究[j].卫生研究，1997，26：179

[4]高奎斌，蔡原，刘秋芳，等.铅、砷对小鼠睾丸组织联合作用的病理学观察[j].卫生毒理学杂志，1996，10:198

[5]丁训诚，蒋学之，顾祖维.男性生殖毒理学[m].北京：中国人口出版社，1997:14

[6] 张晨,姚华，凌冰，等.染毒大鼠子代的致突变研究[j].卫生毒理学杂志，1998，12：33