鉬暴露對雌性小鼠胚胎體內(nèi)發(fā)育的影響

張玉玲，白玉濤，劉鳳軍，張 才，陳曉麗，楊自軍

(1.河南科技大學 動物科技學院，河南 洛陽471003;2.輪臺縣草原站，新疆 輪臺841600)

0 前言

環(huán)境污染已成為全球問題［1］。重金屬用于人類已達幾千年，長期以來，盡管重金屬會嚴重影響人類及動物健康，但至今人類仍繼續(xù)暴露于重金屬環(huán)境中［2］。重金屬能夠引起畜禽各種生產(chǎn)指標的變化［3-4］，以及體內(nèi)環(huán)境的失衡［5-6］。雌性動物暴露于重金屬后，其生殖功能會因卵巢或生殖道等器官暴露于有毒物質而降低［7］。重金屬通過干擾內(nèi)分泌 (如雌激素或孕酮)來改變卵巢的發(fā)育、形態(tài)結構及功能，進而影響雌性動物的生育［8］。已報道的重金屬鉛和鎘［9］，鋅和銅［10］對雌性生殖的均有顯著影響。

鉬(Mo)是一種重金屬，廣泛用于鋼和耐腐蝕合金的添加劑、鉬化學品中間體、工業(yè)催化劑、顏料、聚氯乙烯樹脂的阻燃劑等［11］。2010年，文獻［12］發(fā)現(xiàn)鉬對人類生殖健康具有明顯的副作用，其機制需深入研究。胚胎發(fā)育潛能是評價雌性動物生殖能力的一項重要指標，根據(jù)上述進展，本研究以雌鼠為實驗動物，檢測了鉬暴露對胚胎體內(nèi)發(fā)育的影響，旨在為鉬毒理學研究、鉬污染造成的生殖能力下降或不孕的研究奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

清潔級性成熟期雌性ICR小鼠，體重28～35 g;鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O，購自天津市化學試劑四廠)，臺盼藍(購自Sigma公司)，孕馬血清促性腺激素(PMSG)(寧波市三生藥業(yè)有限公司)，人絨毛膜促性腺激素(HCG)(寧波市三生藥業(yè)有限公司)，礦物油(購自Sigma公司)。

1.2 方法

1.2.1 染毒方案

取30日齡雌鼠，隨機分為對照、低、中及高鉬4組，在每組飲水中分別添加0 mg/L(對照)、200 mg/L(低)、400 mg/L(中)和600 mg/L(高)的鉬酸鈉，自由飲水，其他飼喂條件相同，染毒30 d。

1.2.2 染毒鼠超排與配種

染毒30 d后，對各組小鼠進行超排，腹腔注射PMSG 10 IU，48 h后腹腔注射HCG 10 IU，注射完HCG后與正常雄鼠合籠過夜，當晚計為第0 d，次日即第0.5 d早上檢查小鼠是否有陰道栓，見栓者視為交配成功。

1.2.3 胚胎發(fā)育及著床檢測

第3.5 d，頸部脫臼法處死部分交配成功雌鼠，用M2液沖洗子宮取出囊胚，鏡下觀察囊胚發(fā)育情況;第5.5 d對剩余小鼠尾靜脈注射0.5%臺盼藍(0.2 mL/只)，10 min后處死，剖檢觀察其子宮著色情況，藍染部位視為著床點。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)運用SPSS軟件進行分析，著床率采用X2檢驗，著床點數(shù)及子宮重量用t檢驗，P＜0.05表示差異顯著。

2 實驗結果

2.1 鉬暴露對著床前胚胎發(fā)育的影響

為了檢測雌鼠鉬暴露對著床前胚胎發(fā)育的影響，本實驗統(tǒng)計了染毒處理后每組胚胎早期發(fā)育情況，并進行了形態(tài)學觀察，結果見表1。由表1可知:生殖毒性與鉬濃度呈劑量依賴關系。當鉬酸鈉濃度大于400 mg/L時，染毒鼠胚胎發(fā)育力明顯下降，畸形程度及畸形率顯著增高(P＜0.05)。低鉬組胚胎的發(fā)育率及畸形率與對照組相比差異不顯著(P＞0.05)。隨著鉬濃度增加，正常胚胎數(shù)目減少，畸形胚胎數(shù)目遞增。胚胎畸形表現(xiàn)為卵裂球固縮、碎裂、破裂以及透明帶變形、破裂等(見圖1)。

表1 雌鼠鉬暴露對早期胚胎發(fā)育的影響

圖1 雌鼠鉬暴露胚胎形態(tài)

2.2 鉬暴露對胚胎著床的影響

雌鼠鉬暴露對胚胎著床有顯著影響，結果見表2。盡管雌鼠鉬暴露后對其著床率影響不明顯，只有高鉬組顯著低于對照組(P＜0.05)，但是對胚泡的平均著床數(shù)影響很大，隨著鉬濃度的升高，著床數(shù)與對照組相比，顯著降低(P＜0.05)，當鉬濃度達到600 mg/L時，其著床數(shù)不到正常小鼠的50%。

2.3 鉬暴露對卵巢及子宮的影響

染毒小鼠生殖器官表現(xiàn)出血性變化。攻毒小鼠子宮及卵巢出現(xiàn)不同程度的淤血，顏色較對照組深，其表面毛細血管多處明顯淤血;低、中、高鉬組子宮顏色較對照組依次加深。此外，小鼠卵巢表面的毛細血管還有充血現(xiàn)象。

表2 雌鼠鉬暴露對其胚胎著床的影響

3 討論

鉬是動植物的必需微量元素之一［13］，但同時也是一種有毒的金屬物質，過量攝入會導致機體中毒。本研究結果顯示:鉬具有明顯的雌性生殖毒性。

首先，鉬可導致早期胚胎發(fā)育異常，且攝入濃度越高，胚胎發(fā)育的畸形程度及畸形率越高。換言之，正常胚胎的數(shù)量及質量受到明顯的影響。其機制可能是鉬通過與黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶、亞硫酸鹽氧化酶等結合后而發(fā)揮毒性作用的，因為鉬是這3種酶的輔酶［11］。作者以前的鉬暴露對小鼠卵母細胞影響的研究顯示(資料尚未公開發(fā)表):鉬酸鈉可以抑制正常卵母細胞第1極體的釋放，并影響卵母細胞后期的卵裂率、桑葚胚率，且隨鉬劑量的增加卵母細胞發(fā)生明顯的皺縮、顆?；刃螒B(tài)的變化，這與本研究結果相近。

其次，鉬對小鼠的胚胎的著床有明顯的副作用。本研究中高、中、低鉬組小鼠的平均著床胚泡數(shù)均顯著低于對照組，說明鉬對胚胎著床有明顯的副作用。其原因可能有胚胎及子宮兩方面因素:一是鉬影響小鼠胚胎發(fā)育質量，致其畸形，使其無法正常著床;二是鉬引起生殖器官卵巢及子宮淤血，產(chǎn)生炎性反應，造成生殖激素如孕酮等紊亂，致使子宮內(nèi)膜無法出現(xiàn)接受胚泡植入的“著床窗”，達到容受狀態(tài)，從而導致著床失敗。文獻［14］報道，鉬能引起小鼠肝腎腫大、淤血等現(xiàn)象，這與本研究中在卵巢及子宮上觀察到的現(xiàn)象相似。有研究證實:多種動物的卵巢受重金屬如鉛和鎘［9］，鋅和銅［10］等的影響，產(chǎn)生明顯的形態(tài)學變化，同時，低量時會刺激卵巢黃體孕酮的合成，而高劑量則抑制其合成［15］。鉛和鎘能改變類固醇的產(chǎn)生，直接影響顆粒細胞的功能［16］。文獻［17］報道，氯化鈷降低了豬顆粒細胞合成雌二醇的量。上述報道為研究鉬生殖毒性機制提供了啟示。

綜上所述，雌鼠鉬暴露可以引起小鼠的生殖毒性，增加胚胎畸形率，降低胚胎著床率，同時引起雌鼠生殖器官外在的病變。鉬如何誘發(fā)胚胎畸形，如何抑制胚胎著床，尚有待進行進一步研究。

［1］Lshaq M，Khan M A，Jan F A，et al.Heavy Metals in Brick Kiln Located Area Using Atomic Absorption Spectrophotometer:A Case Study From the City of Peshawar，Pakistan［J］.Environ Monit Assess，2010，166(1/4):409-20.

［2］J?rup L.Hazards of Heavy Metal Contamination［J］.Br Med Bull，2003，68:167-182.

［3］Arpasova H，Capcarova M，Kalafova A，et al.Nickel Induced Alteration of Hen Body Weight，Egg Production and Egg Quality After an Experimental Peroral Administration［J］.J Environ Sci Health B，2007，42(8):913-8.

［4］Arpasova H，PetrovicV，Mellen M，et al.The Effects of Supplementing Sodium Selenite and Selenized Yeast to the Diet for Laying Hens on the Quality and Mineral Content of Eggs［J］.J Anim and Feed Sci，2009，18:90-100.

［5］Capcarova M，Kolesarova A，Arpasova H，et al.Blood Biochemical Dynamics and Correlations in Laying Hens After Experimental Nickel Administration［J］.Int J Poult Sci，2008，7:538-547.

［6］Kolesarova A，Capcarova M，Arpasova H，et al.Nickel-induced Blood Biochemistry Alterations in Hens After an Experimental Peroral Administration［J］.J Environ Sci and Health B，2008，43:625-632.

［7］Mlynarcikova A，F(xiàn)ickova M，Scsukova S.Ovarian Intrafollicular Processes as a Target for Cigarette Smoke Components and Selected Environmental Reproductive Disruptors［J］.Endocr Regul，2005，39(1):21-32.

［8］Uzumcu M，Zachow R.Developmental Exposure to Environmental Endocrine Disruptors:Consequences Within the Ovary and on Female Reproductive Function［J］.Reprod Toxicol，2007，23(3):337-352.

［9］Nampoothiri L P，Agarwal A，Gupta S.Effect of co-exposure to Lead and Cadmium on Antioxidant Status in Rat Ovarian Granulose Cells［J］.Arch Toxicol，2007，81(3):145-150.

［10］Riggio M，Trinchella F，F(xiàn)ilosa S，et al.Accumulation of Zinc，Copper，and Metallothionein mRNA in Lizard Ovary Proceeds Without a Concomitant Increase in Metallothionein Content［J］.Mol Reprod Dev，2003，66(4):374-382.

［11］National Toxicology Program.NTP Toxicology and Carcinogenesis Studies of Molybdenum Trioxide(CAS No.1313-27-5)in F344 Rats and B6C3F1 Mice(Inhalation Studies)［J］.Natl Toxicol Program Tech Rep Ser，1997，462:1-269.

［12］Wirth J J，Mijal R S.Adverse Effects of Low Level Heavy Metal Exposure on Male Reproductive Runction［J］.Syst Biol Reprod Med，2010，56(2):147-167.

［13］Mendel R R.Cell Biology of Molybdenum［J］.Bio Factors，2009，35(5):429-434.

［14］劉鳳軍，賀加雙，楊自軍，等.小鼠鉬中毒的毒性試驗［J］.動物醫(yī)學進展，2009，30(2):45-50.

［15］Henson M C，Chedrese P J.Endocrine Disruption by Cadmium:A Common Environmental Toxicant with Paradoxical Effects on Reproduction［J］.Exp Biol Med(Maywood)，2004，229(5):383-392.

［16］Priya P N，Pillai A，Gupta S.Effect of Simultaneous Exposure to Lead and Cadmium on Gonadotropin Binding and Steroidogenesis on Granulosa Cells:An in Vitro Study［J］.Indian J Exp Biol，2004，42(2):143-148.

［17］Grasselli F，Basini G，Bussolati S，et al.Cobalt Chloride，A Hypoxia-mimicking Agent，Modulates Redox Status and Functional Parameters of Cultured Swine Granulosa Cells［J］.Reprod Fertil Dev，2005，17(7):715-720.