铅和镉联合染毒对雄性大鼠生殖功能的影响

邹红梅，汪莉娜，段但永豪，魏学良，王鲜忠（西南大学动物科技学院重庆市牧草与草食家畜重点实验室，重庆北碚400715）

铅和镉联合染毒对雄性大鼠生殖功能的影响

邹红梅，汪莉娜，段但永豪，魏学良，王鲜忠
（西南大学动物科技学院重庆市牧草与草食家畜重点实验室，重庆北碚400715）

摘要：将24只雄性SD大鼠（体重130±5 g）随机分成对照组、铅处理组、镉处理组和铅镉联合处理组。结果联合染毒组降低了日增重；增加了睾丸体重比、肾脏体重比，其作用介于单独作用之间，但肝脏体重比高于单独作用组。联合染毒组中血清T-SOD和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）显著增加（P<0.05）、ALT、CREA的水平显著降低（P<0.05），AST、LDH、ALP的水平有所降低（P>0.05)。联合作用使睾丸匀浆中TNOS、iNOS、T-SOD和丙二醛（MDA）水平显著升高（P< 0.05），睾丸抑制羟自由基能力显著降低（P<0.05）、睾丸匀浆中GSH-Px的活力有所降低（P>0.05），其作用介于单独作用之间。联合染毒组降低大鼠精子总数、顶体完整率（P<0.05），但增加了畸形率（P<0.05），其作用介于单组染毒组之间。铅镉联合处理组作用对大鼠生殖功能有拮抗效应。

关键词：铅；镉；联合；大鼠；生殖功能

Corresponding author：WANG Xian-zhong

铅单独作用不仅会导致精液质量下降和性欲降低，而且会引起睾丸的退行性变化，并使精子轴丝浓缩、变性，直接使其精子活力降低[1]。镉单独作用也可以诱导睾丸、附睾等组织器官发生结构和功能上的退行性变化，引起生精障碍甚至不育；镉注射后，附睾、精囊、前列腺体积缩小和重量减轻，能够使精子数、精子密度及其精子活动率下降，抑制离体睾丸支持细胞分泌睾丸酮。以往的研究主要是研究两种重金属的单独作用，但是两种金属在自然界是同时存在的，而且金属之间多具有伴生性，铅和镉在自然界中常形成复合污染。然而铅和镉的联合生殖毒性还未见报道。为了研究两种重金属的联合生殖毒性，本试验以雄性大鼠（体重130±5 g）为研究对象，通过长期灌喂试验，旨在探究铅和镉联合作用对雄性生殖功能的影响及可能的作用机制。

1　材料与方法

1.1材料醋酸铅[Pb（CH3COO）2）]、氯化镉（CdCl2），购自Sigma公司；SPF级昆明系雄性大鼠（体重130± 5 g，由重庆中药研究所提供）；各种检测试剂盒，均购自南京建成生化试剂有限公司，其他试剂为国产分析纯。

1.2方法

1.2.1大鼠饲喂试验将24只SPF级昆明系雄性大鼠（体重130±5 g）随机分成4组，每组6只，分别是对照组；300 mg Pb（CH3COO）2/L组；50 mg CdCl2/L组；300 mg Pb（CH3COO）2/L+50 mg CdCl2/L组。对照组自由饮用超纯水，染毒组自由饮用配制毒液。大鼠饲养于标准化的实验室，保证恒温（22℃）和恒定的光照周期。每天定时饲喂，自由采食颗粒饲料和饮水，定时更换垫料，随时观察大鼠的临床症状，第36天对全部大鼠进行麻醉后脱颈处死。

1.2.2铅镉联合染毒对大鼠生长发育的影响在染毒饲喂期间，每1周测1次大鼠的体重。在染毒结束后，首先称量大鼠的重量，然后称取内脏的重量，并计算肝脏、肾脏和睾丸指数。

1.2.3铅镉联合染毒对肝肾功能的影响采用眼球摘除法收集血样，使用血液生化分析仪检测肝肾功能的指标，丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、肌酐、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶，测定方法参考Zhang[2]所使用的方法，以确定对肝肾功能的影响。

1.2.4铅镉联合染毒对精液品质和大鼠睾丸抗氧化能力的影响根据实验室建立的方法收集精液并进行精液品质签定，具体见zhang[2]。4℃条件下，将采集的睾丸样本加入5 mL用冰预冷的Tris-HCL buffer溶液（0.01 mol/L，pH值7.4），13 000 r/min离心2 min后，组织匀浆液浮于上层，将上层液体吸出保存，各种生化指标测定的具体操作按说明书和相关文献[3]进行。

1.3统计分析每个试验重复2-3次，所获得的试验数据采用SPSS16.0软件分析数据间差异的显著性（P<0.05）；并采用one-way ANOVAs分析各组处理间的相关性，所有百分数在正弦转化后再进行分析，经由LSD法分析不同组间的差异，表中不同的字母表示差异显著。

2　试验结果

2.1铅镉联合染毒对大鼠体重、肝脏和肾脏重量、睾丸重量的影响从表1可以看出，各种处理对体重的影响不显著（P>0.05）。Pb单独作用时降低了肝脏重体重比（P>0.05），增加了肾脏重体重比和睾丸重体重比（P<0.05）；Cd组单独作用时降低了肝脏重体重比（P<0.05）、肾脏体重比（P>0.05）和睾丸重体重比（P>0.05）。联合染毒组与对照组相比增加了肝脏体重比（P<0.05），其作用强于单独作用组；联合作用也降低了肾脏重体重比（P<0.05）和睾丸重体重比（P>0.05），其作用强度介于Pb和Cd单独作用之间。

表1　铅和/或镉对大鼠体重和脏器指数的影响　[X（平均数）±SE（标准误）（n=6）]

2.2铅镉联合染毒对血清生化指标的影响Pb、Cd单独作用对于血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）的水平无显著影响（P>0.05），但却显著增加了天门冬氨酸氨基转移酶（AST）的水平（P<0.05）。联合染毒显著降低了ALT的水平，与对照相比降低37.61%（P< 0.05）；但对于天门冬氨酸氨基转移酶（AST）的水平没有显著影响（P>0.05）。Pb、Cd单独作用也显著增加了肌酐（CREA）的水平（P<0.05），而联合染毒组其肌酐（CREA）水平较Pb组、Cd组偏低，仅为Pb组的76.28%、Cd组的95.61%。Pb组、Cd组单独作用也显著增加了碱性磷酸酶（ALP）的水平（P<0.05），而联合染毒组ALP的水平与对照组相比差异不显著（P> 0.05）（表2）。Pb显著影响了乳酸脱氢酶（LDH）的水平（P<0.05），而Cd的作用弱于Pb，二者联合作用时LDH低于单独作用时的水平（表2）。此外，与对照组相比，铅镉单独或者联合染毒使大鼠血清中TSOD和GSH-Px的含量有显著变化（见表2）。

2.3铅镉联合染毒对大鼠精液品质的影响从表3可以发现，与对照组相比，Pb、Cd无论是单独还是联合作用均显著降低了精子总数（P<0.05），增加了精子畸形率（P<0.05），联合作用组的效果介于二者之间。此外，Cd组、联合染毒组显著降低了顶体完整率（P<0.05），Pb组较对照组有所降低（P>0.05）。

表2　铅和/或镉对大鼠肝脏、肾脏指标的影响　[X（平均数）±SE（标准误）（n=6）]

表3　铅和/或镉对大鼠精子数量和特性的影响[X（平均数）±SE（标准误）（n=6）]

2.4铅镉联合染毒对氧化应激相关分子的影响铅、镉单独染毒均影响了睾丸组织中iNOS、MDA的水平，而且联合染毒组的作用更显著（P<0.05）。与对照组相比，铅、镉单独染毒组和联合染毒组都显著增加了iNOS的浓度（P<0.05），但联合染毒组与Pb组差异显著（P<0.05）。铅镉单独染毒组和联合染毒组都显著降低了睾丸抑制羟自由基能力（P< 0.05），分别降低了26.43%、28.85%、48.39%，但联合染毒组比单独染毒组作用更显著（P<0.05）。此外，铅镉单独或联合染毒使大鼠睾丸抗氧化酶T-SOD活性与非酶性抗氧化剂GSH含量均有显著变化（P< 0.05）（见表4）。

表4　铅和/或镉对大鼠氧化应激相关分子的影响　[X（平均数）±SE（标准误）（n=6）]

3　讨论

王林研究发现，铅镉联合作用对肾脏具有协同作用[4]。但本试验结果发现，铅镉联合染毒组对雄性大鼠生殖功能的影响并不具有伴生性，出现差异可能与使用动物的年龄有关[4]，也可能与铅镉联合作用对不同器官的敏感性并不相同有关。

本试验发现，铅镉单独染毒组使血清中ALT、AST、LDH、ALP、CREA的水平明显升高，这表明铅镉对肝肾功能有明显的毒害作用，但是联合作用时这些指标却没有表现出叠加效应，与王林的结果不一致[4]，这可能是因为镉在不同年龄阶段诱导金属硫蛋白表达水平的差异导致铅镉联合作用对肝脏功能产生不同作用的结果。本试验中铅镉单独染毒降低了睾丸中GSH和GSH-Px的活力，这与铅镉单独作用对睾丸组织抗氧化酶活性的影响相一致[4，6]，但二者联合作用并不能使这些参数发生叠加效应，这可能是因为镉主要通过引起细胞膜的脂质发生过氧化，降低细胞内抗氧化剂水平和通过介导线粒体功能损伤来增加活性氧的产生[5]；而铅则主要通过改变膜脂质成分改变会引起膜完整性破坏、通透性和流动性降低，使细胞膜更易发生脂质过氧化反应。镉诱导睾丸中金属硫蛋白的表达，使铅的毒性作用不能充分发挥，因此出现相互拮抗的现象。特别需要指出的是，尽管铅镉联合染毒有一定的拮抗作用，但仍有较强的损害作用，因此，其毒害作用仍不可忽视。

参考文献：

[1]韩磊，张恒东.铅、镉的毒性及其危害[J].职业卫生与病伤，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.铅镉联合对大鼠肾脏的毒性研究[D].扬州：扬州大学，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

通讯作者：王鲜忠，E-mail：xianzhong wang@aliyun.com

作者简介：邹红梅（1992-），女，本科生，从事动物医学专业学习，E-mail：1563624571@qq.com

基金项目：国家大学生创新性实验计划项目（20120635009）

收稿日期：2014-03-05

中图分类号：S865.1+2

文献标志码：A

文章编号：0529- 6005（2015）10- 0074- 03