動式吸入甲醛對雄性小鼠生殖系統(tǒng)的影響

李詩宇，宮 磊，何連君，陳宇佛，鐘 靜，張夢怡，陸曉華

(皖南醫(yī)學(xué)院 1.臨床醫(yī)學(xué)院;2.醫(yī)學(xué)生物學(xué)教研室;3.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究室;4.機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，安徽 蕪湖 241002)

動式吸入甲醛對雄性小鼠生殖系統(tǒng)的影響

李詩宇1，宮 磊2，3，何連君1，陳宇佛1，鐘 靜1，張夢怡1，陸曉華4

(皖南醫(yī)學(xué)院 1.臨床醫(yī)學(xué)院;2.醫(yī)學(xué)生物學(xué)教研室;3.醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究室;4.機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，安徽 蕪湖 241002)

目的：探討吸入不同濃度的氣態(tài)甲醛對雄性小鼠生殖系統(tǒng)的影響。方法：將30只性成熟期健康雄性小鼠隨機(jī)分為對照組、甲醛染毒1～4組，每組6只。對照組小鼠吸入空氣，其他4組小鼠吸入的空氣中甲醛的濃度分別為(0.18±0.06)mg/m3、(0.55±0.13)mg/m3、(1.08±0.27)mg/m3、(4.14±1.68)mg/m3，每天染毒8 h，共30 d。染毒結(jié)束后檢測小鼠血清性激素水平、計(jì)算睪丸臟器系數(shù)、進(jìn)行精子計(jì)數(shù)和精子畸形率檢測。結(jié)果：各劑量甲醛染毒組小鼠與對照組相比，在血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)以及精子數(shù)量上無明顯差異，但在精子形態(tài)上甲醛染毒3組、4組小鼠精子畸形率明顯高于對照組(P<0.05，P<0.01)。相關(guān)性檢驗(yàn)顯示，甲醛染毒劑量與精子畸形率呈顯著正相關(guān)(rs=0.784，P<0.05)。結(jié)論：亞急性吸入1 mg/m3或以上濃度的甲醛可能造成雄性小鼠生殖系統(tǒng)損傷。

動式吸入；甲醛；雄性小鼠；生殖系統(tǒng)

【DOI】10.3969/j.issn.1002-0217.2017.03.002

人們在生產(chǎn)生活中經(jīng)常接觸到甲醛，甲醛(HCHO)為無色、具有強(qiáng)烈氣味的刺激性氣體，其用途非常廣泛，造紙、染料、塑料、橡膠、皮革、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐過程中均要用到甲醛[1-2]。隨著人造木質(zhì)板材、粘合劑等材料的使用，甲醛更是廣泛地進(jìn)入人類家居和辦公環(huán)境中，成為我國主要的環(huán)境污染物之一。甲醛的釋放是一個(gè)持續(xù)的過程，釋放時(shí)間可持續(xù)3～15年[3-4]。許多研究顯示甲醛可以對人體眼、呼吸道、肝臟、腎臟、血液等多個(gè)器官造成損害[4-5]，但甲醛對生殖系統(tǒng)的影響尚不明確，特別是低濃度氣態(tài)甲醛吸入對生殖系統(tǒng)影響的研究較少，本研究對性成熟期雄性小鼠予以亞急性動式吸入甲醛染毒，以探討低濃度氣態(tài)甲醛對雄性小鼠生殖系統(tǒng)可能存在的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 37%～40%甲醛溶液(天津市百世化工有限公司生產(chǎn))，0.25%伊紅染液，99.5%甲醇溶液，75%乙醇。小鼠血清性激素(睪酮、卵泡刺激素、黃體生成素)ELISA檢測試劑盒(深圳子科生物科技有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材 PPM FormaldemeterTM400 型甲醛分析儀(英國PPM公司)，圓柱形帶風(fēng)扇氣體染毒罐(定制、圓柱形、體積0.066 m3、頂端圓形開口直徑2.7 cm)、F50酶標(biāo)儀(Tecan公司)，Olympus CX23光學(xué)顯微鏡，低速離心機(jī)，細(xì)胞計(jì)數(shù)板(上海求精生化試劑儀器有限公司) 。

1.3 實(shí)驗(yàn)動物分組與染毒 取30只性成熟期健康清潔級雄性小鼠(皖南醫(yī)學(xué)院動物中心提供)，6～8周齡，體質(zhì)量(35.4±5.2)g。將小鼠隨機(jī)分為甲醛染毒1、2、3、4劑量組和對照組，每組6只。將甲醛染毒1、2、3、4劑量組的小鼠分別放入盛有液體甲醛、揮發(fā)后氣態(tài)甲醛平均濃度分別為(0.18±0.06)mg/m3、(0.55±0.13)mg/m3、(1.08±0.27)mg/m3、(4.14±1.68)mg/m3的4個(gè)染毒罐中，每天染毒8 h，連續(xù)30 d，對照組置于無甲醛的染毒罐中，吸入正?？諝?，每天8 h，連續(xù)30 d。

1.4 血清性激素的測定 小鼠眼眶取血，室溫靜置2 h，3000 r/min離心20 min，吸取上清，ELISA法檢測血清中睪酮(testosterone，T)、卵泡刺激素(luteotrophic hormone，LH)、黃體生成素(follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH)的濃度。

1.5 臟器系數(shù)觀察與計(jì)算 小鼠稱取質(zhì)量，頸椎脫臼法處死后，立即取出雙側(cè)睪丸，稱重后計(jì)算臟器系數(shù)。

1.6 精子計(jì)數(shù)及精子形態(tài)檢測 頸椎脫臼法處死小鼠后取單側(cè)附睪，放入盛有2 mL生理鹽水(事先37 ℃恒溫水浴)的培養(yǎng)皿中，用眼科剪充分剪碎,吸管輕打勻，制成精子懸液，四層擦鏡紙過濾入10 mL離心管中，37 ℃水浴20 min，使其充分游離。吸取少量濾液注入計(jì)數(shù)板中，按紅細(xì)胞計(jì)數(shù)法，計(jì)算出每毫升精子懸液中精子數(shù)。剩余濾液1000 r/min離心5min，棄大部分上清液，剩余少許上清液與沉淀混勻，滴于載玻片上，涂片。待玻片干燥后用甲醇固定5 min，伊紅溶液染色1 h，自來水沖去余液，干燥后于高倍鏡下觀察，計(jì)算精子畸形率，小鼠精子畸形的判定參考中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB15193.7-2003)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。各組間的比較采用單因素方差分析，氣態(tài)甲醛的染毒濃度與各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 甲醛對血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)和精子數(shù)量的影響 對小鼠血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)和精子數(shù)量的檢測結(jié)果顯示，各甲醛染毒組的小鼠血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)和精子數(shù)與對照組相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 甲醛對血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)和精子數(shù)量的影響

組別nFSH/(mIU/mL)LH/(pg/mL)T/(ng/mL)睪丸臟器系數(shù)/(mg/g)精子數(shù)/(×106/mL)對照組659．68±8．831038．83±140．617．83±1．396．47±3．142．97±1．70甲醛染毒1組659．64±8．291067．40±130．559．56±2．707．95±1．493．75±1．98甲醛染毒2組653．85±12．681068．00±103．768．26±3．417．40±2．242．17±0．86甲醛染毒3組650．30±15．921103．83±95．399．50±3．345．84±2．162．45±1．23甲醛染毒4組647．73±9．171128．20±98．269．84±3．377．60±2．042．65±0．89F1．180．510．520．871．13P0．350．730．720．500．37

2.2 甲醛對精子畸形率的影響 對小鼠精子形態(tài)的檢測結(jié)果(表2，圖1)顯示，甲醛染毒3、4組與對照組相比精子畸形率顯著增加(P<0.05，P<0.01)。Spearman相關(guān)檢驗(yàn)顯示甲醛染毒濃度與精子畸形率呈強(qiáng)正相關(guān)(rs=0.784，P<0.05)。

0.25%伊紅染色，放大倍數(shù)10×40，箭頭指示處是形態(tài)畸形的精子。

圖1 甲醛對小鼠精子形態(tài)的影響

表2 甲醛對精子畸形的影響(n=6)

組別觀察精子數(shù)/個(gè)畸形類型頭部畸形/個(gè)頸部畸形/個(gè)尾部畸形/個(gè)無鉤無定形其他合計(jì)頸部彎曲頸短頸細(xì)合計(jì)斷尾尾部彎曲尾部卷曲合計(jì)畸形率/%對照組31022999421701516215921012514615．31±3．31甲醛染毒1組304577827112264312689467613117．52±3．65甲醛染毒2組30554020827275186521934338011719．15±6．67甲醛染毒3組3070265527108273142781018116235324．04±3．55?甲醛染毒4組30152712127168241252481518736957132．70±3．65??

與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01。

3 討論

甲醛是室內(nèi)空氣的主要污染物之一，易從家具與裝飾材料中釋放而污染室內(nèi)空氣。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 16127-1995)中規(guī)定室內(nèi)空氣中甲醛的最高允許濃度為0.08 mg/m3，但不少新裝修居室空氣中甲醛的濃度都存在超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重的可以達(dá)到1 mg/m3以上[6]，其對人類健康的潛在影響不容忽視。目前，甲醛吸入對生殖系統(tǒng)的影響尚無定論，一些動物實(shí)驗(yàn)研究顯示腹腔或皮下注射一定濃度的甲醛或靜式吸入高濃度的甲醛可引起雄性大鼠或小鼠生殖系統(tǒng)的損傷[7-11]，但低濃度甲醛吸入對生殖功能影響的研究較少，國內(nèi)王曉平等[12]曾以0.5 mg/m3、1.0 mg/m3、3.0 mg/m3濃度的氣態(tài)甲醛對小鼠進(jìn)行急性吸入式染毒72 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各染毒組早期精細(xì)胞微核率均高于對照組，微核率與染毒劑量呈正相關(guān)。本研究欲模擬實(shí)際環(huán)境中氣態(tài)甲醛對人體污染的形式，采用動式吸入甲醛的染毒方式，以國家規(guī)定限制值以上濃度的甲醛對性成熟期雄性小鼠給予亞急性染毒一個(gè)月，以探討其對生殖系統(tǒng)潛在的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各劑量甲醛染毒組小鼠與對照組小鼠相比在血清性激素水平、睪丸臟器系數(shù)以及精子數(shù)量上均無明顯差異，但當(dāng)氣態(tài)甲醛的平均濃度為(1.08±0.27)mg/m3時(shí)，精子畸形率顯著增高，并隨甲醛濃度的進(jìn)一步增高，精子畸形率增加。精子的形態(tài)結(jié)構(gòu)與精子的功能密切相關(guān)，異常形態(tài)的精子可導(dǎo)致精子活動度下降或失去受精能力[13]，本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果提示亞急性吸入1 mg/m3或以上濃度的甲醛對雄性小鼠的生殖細(xì)胞可能有一定的毒害作用，長期吸入低濃度甲醛是否與部分男性不育相關(guān)值得進(jìn)一步研究。在對甲醛的測定中，我們還發(fā)現(xiàn)空氣中甲醛的濃度受溫度、濕度、通風(fēng)量等因素的影響處于動態(tài)變化之中，實(shí)際生活中對甲醛濃度的測定應(yīng)多時(shí)、多點(diǎn)、多次進(jìn)行，從而能更準(zhǔn)確地反映室內(nèi)甲醛的污染程度。居室裝修結(jié)束半年內(nèi)應(yīng)注意通風(fēng)換氣，避免高溫環(huán)境下關(guān)閉門窗所致室內(nèi)甲醛濃度升高。

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Effects of dynamic inhalation of formaldehyde on the reproductive system of male mice

LI Shiyu,GONG Lei,HE Lianjun,CHEN Yufo,ZHONG Jing,ZHANG Mengyi，LU Xiaohua

School of Clinical Medicine,Wannan Medical College,Wuhu 241002,China

Objective：To observe the effects of inhaling different concentrations of gaseous formaldehyde on the reproductive system of male mice.Methods:Thirty healthy adult male mice were randomized into 5 groups(n=6 for each).Four groups were exposed to gaseous formaldehyde inhalation in different dosage[(0.18±0.06)mg/m3,(0.55±0.13)mg/m3,(1.08±0.27)mg/m3,and(4.14±1.68)mg/m3,respectively],8 h daily for consecutive 30 days,and another group was included as controls treated with normal air exposure.Then serum sex hormone levels,organ coefficients of testis,sperm count and abnormality rate were measured and calculated in all mice.Results:There was no significant difference in serum sex hormone levels,organ coefficients of testis and sperm count between formaldehyde exposure groups and control group,and yet mice treated with higher formaldehyde dose(group 3 and 4) had significantly higher sperm abnormality rate than the controls(P< 0.05,P<0.01,respectively).Correlation test indicated significantly positive correlation of formaldehyde exposure dose with sperm abnormality rate(rs=0.784,P<0.05).Conclusion:Subacute inhalation of formaldehyde in dose of 1mg/m3or over may cause damage to the reproductive system of male mice.

dynamic inhalation;formaldehyde;male mouse;reproductive system

1002-0217(2017)03-0208-03

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410368038)

2016-09-30

李詩宇(1994-)，女，2011級臨床醫(yī)學(xué)本科生，(電話)18355317708，(電子信箱)734487006@qq.com； 宮 磊，女，副教授，(電子信箱)leigong03@126.com，通信作者。

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