影響睪丸生殖細(xì)胞凋亡的理化因素

王惠萍　徐斯凡

[摘要]環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，不孕不育癥發(fā)病率呈上升態(tài)勢。睪丸生殖細(xì)胞凋亡是無精少精的機(jī)制之一。睪丸生殖細(xì)胞凋亡受許多內(nèi)外因素的多重影響，本文就影響睪丸生殖細(xì)胞凋亡的一些外在理化因素作一簡要概述。

[關(guān)鍵詞]睪丸生殖細(xì)胞；凋亡；理化因素

[中圖分類號] S814 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-0616（2016）01-31-04

[Abstract] With the growing of environmental pollution， the incidence of infertility is rising. Spermatogenic cell maturation disorders induced by testicular germ cell apoptosis is one of the mechanisms of azoospermia and oligozoospermia. Testicular germ cell apoptosis is affected by many internal and external factors and multiple regulatory factors .This paper describes a brief overview about some external physical and chemical factors which induced testicular germ cell apoptosis.

[Key words] Testiculargerm cell； Apoptosis； Physical and chemical factors

世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，不育癥的發(fā)病率達(dá)10%～15%，且呈上升趨勢，不孕不育癥已成為繼心血管、惡性腫瘤之后的第三大世界性疾病。睪丸生精細(xì)胞凋亡受許多內(nèi)、外因素和多種信號因子參與調(diào)控，影響生精細(xì)胞凋亡的主要內(nèi)因有：性激素水平、發(fā)育階段、生精上皮細(xì)胞時相等。調(diào)控睪丸生精細(xì)胞凋亡的相關(guān)因子有：Bcl-2基因家族、p53基因、Fas/Fasl系統(tǒng)、C-myc基因、Caspasees等。

生精活動處在一個不斷增生和凋亡的動態(tài)平衡中，正常精子發(fā)生及成熟過程中，廣泛存在生精細(xì)胞自發(fā)凋亡，這對排除受損或具有畸形染色體的生殖細(xì)胞，維持成熟精子數(shù)量質(zhì)量穩(wěn)態(tài)，保證遺傳信息準(zhǔn)確傳遞具有重要意義，但異常增多的生精細(xì)胞凋亡可引起成熟精子數(shù)目減少及質(zhì)量下降，成為少精無精癥的機(jī)制之一?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)多種環(huán)境理化因素誘發(fā)睪丸生殖細(xì)胞凋亡增加，引起生精細(xì)胞發(fā)育成熟障礙，導(dǎo)致少精無精和不育，影響睪丸生殖細(xì)胞凋亡的一些理化因素如下。

1 溫度

睪丸生殖細(xì)胞對溫度特別敏感，在34℃左右的陰囊中才能正常發(fā)育。43℃放置大鼠睪丸15min，

會使精原細(xì)胞及細(xì)線期初級精母細(xì)胞凋亡，F(xiàn)as及FasL表達(dá)異常[1]。將大鼠睪丸在10℃放置30 min，曲細(xì)精管第Ⅻ～ XIV期的精母細(xì)胞和A2型精原細(xì)胞凋亡也明顯增加[2]。另低溫可抑制睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后因再灌注損傷而產(chǎn)生的氧自由基及脂質(zhì)過氧化反應(yīng)， 從而減少睪丸生殖細(xì)胞凋亡[3]?？梢姕囟扔绊懖G丸生殖細(xì)胞凋亡與溫度高低，接觸時間長短關(guān)系密切，但其確切機(jī)制還有待研究。

2 輻射

低劑量輻射可使細(xì)胞中線粒體膜電位、膜通透轉(zhuǎn)運孔道、膜間隙及與凋亡相關(guān)蛋白改變而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[4]。25～200mGy低劑量電離輻射致小鼠睪丸生精細(xì)胞p53，Bcl-2/Bax，Cyt-c和caspase-3表達(dá)異常[5]，精原細(xì)胞和精母細(xì)胞中AIF蛋白表達(dá)增高[6]，且75mGy時促凋亡最明顯。另發(fā)現(xiàn)75mGy預(yù)照射可提高生殖細(xì)胞的抗氧化能力，使其對后面的高劑量輻射誘導(dǎo)的凋亡產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)，降低了高劑量輻射導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡[5]，但確切機(jī)制還有待研究。另外，高功率微波輻照SD大鼠5min即觸發(fā)生精細(xì)胞凋亡增加[7]。診斷超聲持續(xù)照射大鼠睪丸10min以上引起睪丸生殖細(xì)胞凋亡，p53 mRNA表達(dá)增高 ，Bcl-2 mRNA表達(dá)降低[8]。電磁脈沖輻射也可引起睪丸生精細(xì)胞凋亡增加[9]。

輻射對睪丸生殖細(xì)胞凋亡的影響與輻射的來源、劑量、時間關(guān)系密切，相關(guān)機(jī)制涉及多種凋亡調(diào)控因子，研究輻射對生殖的影響對輻射相關(guān)作業(yè)人員加強職業(yè)防護(hù)，減少對生殖的可能影響具有重要的參考價值。

3 酒精

酒精可抑制雄激素合成酶系，降低睪酮（T）生成，增加蛋白質(zhì)與血液中T的結(jié)合，使游離的具有生物活性的T數(shù)量減少，抑制FSH的釋放，從而調(diào)控凋亡。大鼠攝入酒精連續(xù)13周精子細(xì)胞和初級精母細(xì)胞中Caspase-3 表達(dá)增強，睪丸生精細(xì)胞退化變性、凋亡增多[10]。3周齡雄性小鼠連續(xù)喂25%酒精60d，睪丸體積明顯減小，F(xiàn)as/FasL表達(dá)增加，Bax基因上調(diào)，Bcl-2下調(diào)[11]，促凋亡作用明顯。

4 低氧

海拔4000m低氧促進(jìn)睪丸組織凋亡蛋白DR5表達(dá)，抑制了抗凋亡蛋白c-FLIP，從而促進(jìn)凋亡[12]。缺氧時，Bax 蛋白從胞質(zhì)中易位到線粒體外膜上形成蛋白轉(zhuǎn)運孔，導(dǎo)致線粒體膜間腔內(nèi)Cyt-c和AIF釋放，誘導(dǎo)凋亡[13]。

5 睪丸扭轉(zhuǎn)及再灌注損傷

單側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)后及時手術(shù)復(fù)位固定仍有約50%的患者生育力受到影響， 36%～39%的患者出現(xiàn)低生育力，這與睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后缺血-再灌流損傷時產(chǎn)生的氧自由基、局部中性粒細(xì)胞聚集和脂質(zhì)過氧化物過多而引發(fā)的凋亡有關(guān)[14-16]。大鼠睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后第6天生精細(xì)胞凋亡指數(shù)為對照組的6.6倍，睪丸局部NO生成異常可能是其原因之一[17]。另發(fā)現(xiàn)睪丸扭轉(zhuǎn)后生殖細(xì)胞大量凋亡，F(xiàn)as/FasLmRNA表達(dá)上調(diào)和Bax介導(dǎo)的Cyt-c釋放可能是其重要環(huán)節(jié)[18]。Lysiak等[19] 亦證實單側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)所致生精細(xì)胞凋亡與caspase-9依賴的線粒體途徑關(guān)系密切?？梢姸喾N凋亡因子參與了睪丸扭轉(zhuǎn)所致的局部缺血缺氧及再灌注損傷誘發(fā)的睪丸生殖細(xì)胞凋亡。

6 藥物

（1）可卡因?qū)Σ煌挲g段大鼠生精細(xì)胞凋亡均有影響，尤以青春發(fā)育期明顯?？煽ㄒ蛞餞、LH和FSH 等水平改變，活性氧聚積，F(xiàn)as表達(dá)上調(diào)，生精細(xì)胞凋亡增加[20]。（2）雷公滕抑制小鼠生精細(xì)胞中T型Ca2+電流而引發(fā)凋亡，使大鼠睪丸中Bax明顯提高，促進(jìn)凋亡[21]，其作用有劑量時間依賴性。（3）環(huán)磷酰胺促進(jìn)生精細(xì)胞凋亡，對大鼠睪丸、附睪遠(yuǎn)期損害明顯[22]。（4）硝普鈉對生精細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)可能是由NO介導(dǎo)的[23]。

研究藥物誘導(dǎo)生殖細(xì)胞凋亡對全面了解藥物的毒副作用及用藥安全，為臨床治療提供參考具有重要意義。

7 常見化工原料

（1）丙烯腈是合成纖維，橡膠和樹脂的重要單體，丙烯腈可誘導(dǎo)雄性小鼠生殖細(xì)胞凋亡[21-24]。（2）食品中丙烯酰胺致小鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡且隨染毒劑量的增加有加劇趨勢[25]。（3）CS2與人生活密切。CS2能夠調(diào)控Bcl-2 家族相關(guān)蛋白的表達(dá)從而影響生殖細(xì)胞凋亡[26]。（4）氟廣泛分布于自然界。氟可引起以二倍體細(xì)胞為主的GO/GI期細(xì)胞比例明顯升高，C-fos蛋白表達(dá)增強，促進(jìn)凋亡發(fā)生[27]。Huang研究指出氟可誘導(dǎo)小鼠睪丸細(xì)胞凋亡率升高，同時對GI期細(xì)胞具有阻滯作用[28]。

8 重金屬

鎳、鉻[29]、鉛[30]、砷[31]、錳[32]、鎘[33]等均可誘導(dǎo)生精細(xì)胞發(fā)生凋亡。

9 毒物，農(nóng)藥及環(huán)境內(nèi)內(nèi)分泌干擾物

（1）硝基苯致小鼠睪丸生精細(xì)胞Bcl-2 mRNA表達(dá)降低，Bax mRNA明顯升高，誘導(dǎo)生精細(xì)胞凋亡發(fā)生[34]，已被確定為睪丸毒物。（2）鄰苯二甲酸酯可致睪丸萎縮，增加支持細(xì)胞的FasL水平，促進(jìn)凋亡[35]。（3）氰戊菊酯通過影響Fas/FasL信號通路和線粒體信號通路，調(diào)控小鼠睪丸細(xì)胞凋亡[36]。（4）甲基汞具有神經(jīng)毒性，主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其可誘導(dǎo)雄性小鼠生殖細(xì)胞凋亡[37]。（5）雙酚A通過影響Fas/FasL系統(tǒng)和Bax/Bcl-2基因調(diào)控睪丸生殖細(xì)胞凋亡[38]。（6）乙烯菌核利 胚胎第8～14天給母體腹腔注射乙烯菌核利，引起F1—F3雄性子代青春期和成年后生精細(xì)胞凋亡增加和精子數(shù)量及活力降低[39]。

10 其他

肥胖[40]，長期恐懼應(yīng)激 [41]，弓形蟲腹腔感染 [42]，精索靜脈曲張[43]均可引起睪丸生精細(xì)胞凋亡。

睪丸生殖細(xì)胞凋亡是一個多因素參與，多因子調(diào)控的過程，目前對影響睪丸生殖細(xì)胞凋亡的因素、相關(guān)調(diào)控因子及凋亡發(fā)生的機(jī)制還在不斷的認(rèn)識研究中，隨著研究的不斷推進(jìn)，影響睪丸生殖細(xì)胞凋亡的一些新的理化因素將會發(fā)現(xiàn)，這將提供更多有價值的科學(xué)參考，有助于我們采取適當(dāng)科學(xué)的防護(hù)措施，以預(yù)防和控制睪丸生殖細(xì)胞凋亡導(dǎo)致的不孕不育癥的發(fā)生。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 許多，秦達(dá)念，王勇，等.Fas及FasL表達(dá)對大鼠睪丸局部熱作用生精細(xì)胞凋亡的影響[J].生殖與避孕，2003，24（3）：144-146.

[2] Blanco-Rodriguez J，Martinez-Garcia C.Mild hypothermia induces apoptosis in rat testis a t specific stages of the seminiferous epithelium[J].J Androl，1997，18（5）：535-539.

[3] 李惠長，翁吳斌，劉昌明，等.低溫聯(lián)合地塞米松對大鼠睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后ICAM1表達(dá)的影響及生精功能的保護(hù)作用[J].中華男科學(xué)雜志，2014，20（7）：618-624.

[4] Moreno SG，Dutrillaux B，Coffigny H.High sensitivity of rat foetal germ cells to low dose-rate irradiation[J].J Radiat Biol，2001，77（4）：529-538.

[5] Guangwei Liu，Pingsheng Gong，Hongguang Zhao.Effect of Low-Level Radiation on the Death of Male Germ Cells [J].J Radiation Research，2006，165（4）：379-389.

[6] 王志成，李艷博，龔平生，等.低劑量X射線對小鼠睪丸生精細(xì)胞中凋亡誘導(dǎo)因子變化的影響[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報，2008，26（1）：28-32.

[7] 尉春華，楊瑛，李東紅.高功率微波輻照對大鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡的影響[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報，2004，17（4）：312-314.

[8] 杜聯(lián)芳，張青萍，劉望彭.診斷超聲輻照后大鼠睪丸生精細(xì)P53mRNA、Bcl-2 mRNA表達(dá)改變[J].中華超聲影像學(xué)雜志，2001，10（3）：182-184.

[9] 紀(jì)欣欣，侯武剛，趙潔，等.電磁脈沖照射后小鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡與Smad4表達(dá)變化的關(guān)系[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報，2007，25（2）：124-128.

[10] Richard S. Hotchkiss，Andreas Strasser，Jonathan E. McDunn， et al. Cell Death in Disease：Mechanisms and Emerging Therapeutic Concepts[J].J N Engl J Med，2009，361（16）：1570-1583.

[11] 王冰松.乙醇對雄性小鼠生殖力的影響[D].長春：吉林大學(xué)，2013：26.

[12] 殷駿，劉福玉，高鈺琪.低氧對大鼠睪丸組織死亡受體5和FLIP抑制蛋白表達(dá)的影響[J].中華男科學(xué)雜志，2013，19（7）：588-592.

[13] Saikuma P，Dong Z，Weinberg JM，et al.Mechanisms of cell death in hypoxia /re-oxygenation injury[J].J Oncogene，1998，17（25）：3341-3347.

[14] Turner TT，Bang HJ，Lysiak JL.The molecular pathology of experimental testicular torsion suggests adjunct therapy to surgical repair[J].J Urol，2004，172（6）：2574-2578.

[15] 高佃軍，玄緒軍，王玉軍，等.維拉帕米及低溫對大鼠睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后生精功能的保護(hù)作用[J].中華男科學(xué)雜志，2009，15（9）：796-800.

[16] 劉子明，鄭新民，李世文，等.抗氧化酶和脂質(zhì)過氧化對大鼠睪丸扭轉(zhuǎn)復(fù)位后生殖細(xì)胞凋亡的影響[J].武漢大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2003，24（2）：161-164.

[17] 劉小彭，鄭新民，李世文，等.睪丸扭轉(zhuǎn)后生精細(xì)胞凋亡與iNOS 基因表達(dá)[J].中國男科學(xué)雜志.2001，15 （1）：11-13.

[18] 劉子明，鄭新民.單側(cè)睪丸扭轉(zhuǎn)后生精細(xì)胞凋亡的分子途徑[J].中華男科學(xué)雜志，2009，15（2）：144-148.

[19] Lysiak JJ，Zheng S，Woodson R，et al.Caspase-9-dependent pathway to murine germ cell apoptosis：mediation by oxidative stress，BAX，and caspase[J].J Cell Tissue Res，2007，328（2）：411-419.

[20] 賈曉俤，宋天保.可卡因?qū)π猿墒炱谛坌源笫笊?xì)胞凋亡及Fas蛋白表達(dá)的影響[J].第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2009，19（6）：566.

[21] Zhang Caitian，Wang Xuesong，Hu Xueling，et al.Study on the suppression of the spermatogenesis in rats by Tripterygium wilfordii[J].J Reprod Med，2008，17（2）：118-122.

[22] 高學(xué)勇，王瑋，韓咪莎.環(huán)磷酰胺對大鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡的影響[J].中國組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志，2009，19（4）：489-499.

[23] 李美香，賀麗萍，謝遠(yuǎn)杰，等.硝普鈉和L-硝基-精氨酸甲酯對大鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡的影響[J].解剖學(xué)報，2005，36（1）：66-69.

[24] 肖衛(wèi)，劉小寧.丙烯腈對雄性小鼠生殖細(xì)胞凋亡的影響[J].毒理學(xué)雜志，2005，19（4）：278-281.

[25] 陳昭華，盧珍華，張希春.食品中丙烯酰胺致小鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡的研究[J].食品科學(xué)，2006，27（11）：510-512.

[26] 王為，郭寅生，張振.二硫化碳對大鼠睪丸組織細(xì)胞凋亡線粒體通路的影響及環(huán)孢素A的干預(yù)作用[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2015，32（3）：199-205.

[27] Junling wang，Yingmei Zhang，Haojun Zhang，et al.Toxic effects of fluoride on reproductive ability in male rats sperm motility，oxidative stress，cell cycle，and testicular apoptosis[J].Fluoride，2009，42（3）：174-178.

[28] Huang CH，Niu RY，Wang JD.Toxic effects of sodium fluoride on reproductive function in male mice[J].Fluoride，2007，40（3）：162-168.

[29] 賀麗，李純穎，李紫，等.鎳鉻聯(lián)合染毒對小鼠睪丸的損傷作用及其作用機(jī)制[J].長沙醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2014，12（3）：46-49.

[30] 李小波.醋酸鉛對雄性小鼠生殖毒性研究[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010：5-15.

[31] 陳偉，陸祥，舒小林，等.砷染毒大鼠生精細(xì)胞凋亡及端粒酶活力的變化[J].環(huán)境與健康雜志，2008，25（3）：215-218.

[32] 張先平，王乾興，才秀蓮，等.錳對大鼠生精細(xì)胞凋亡的影響[J].工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病，2008，34（2）：85-88.

[33] 姬艷麗，王華，趙顯鋒，等.急性鎘暴露誘導(dǎo)小鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡分子機(jī)制[R].全國自由基醫(yī)學(xué)與毒理學(xué)學(xué)術(shù)交流大會論文（摘要）集，2011：17-27.

[34] 王興莊，徐世文，張春紅.硝基苯對小鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax表達(dá)的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，29（1）：186-190.

[35] Boekelheide K， Kleymenova E， Liu K， et al. Dose-dependent effects on cell proliferation seminiferous tubules，and male germ cells in the fetal rat testis following exposure to di（n-butyl） phthalate[J].J Microscopy research and technique，2009，72（8）：629-638.

[36] 趙顯峰.氰戊菊酯誘導(dǎo)雄性小鼠生殖細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制研究[D].合肥：安徽醫(yī)科大學(xué)，2011：65.

[37] 金明華，姜春明，王欣.甲基汞對小鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡作用[J].中國公共衛(wèi)生，2006，22（10）：1225-1226.

[38] 孟祥東，于景華，嚴(yán)云勤，等.雙酚A體外誘導(dǎo)雄性小鼠生殖細(xì)胞凋亡及其分子機(jī)制[J].毒理學(xué)雜志，2007，21（3）：201-204.

[39] Anway MD，Memon MA，Uzumcu M，et al. Transgenerational effect of the endocrine disruptor vinclozolin on male spermatogenesis[J].J Androl，2006，27（6）：868-879.

[40] 武進(jìn)峰，馬丁，李承勇，等.營養(yǎng)性肥胖對大鼠睪丸生殖細(xì)胞Fas/FasL基因表達(dá)及凋亡的影響[J].中國藥物與臨床，2011，11（4）：404-406.

[41] 侯林，姚兵，王晨陽，等.恐懼應(yīng)激對大鼠睪丸生殖細(xì)胞凋亡的影響[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2008，33（1）：52-54.

[42] 周永華，石火英，胡玉紅，等.弓形蟲感染致大鼠雄性生殖損害及其調(diào)控機(jī)理的研究[J].中國人獸共患病雜志，2004，20（11）：989-993.

[43] Barqawi A，Caruso A，Meacham RB.Experimental varicocele induces testicular germ cell apoptosis in the rat[J].J Urol，2004，171（4）：501-503.

（收稿日期：2015-10-09）