幾種微量元素對動物生殖毒性的研究進展

登高遠眺

量元素是營養元素中的重要部分,是動物機體生長、發育、維持正常生理機能必不可少的元素。動物營養學研究表明,補充動物機體所需的微量元素,能夠促進動物機體的新陳代謝、增強免疫功能、提高生產性能,但是某些微量元素在動物體內達到一定量時,對動物性腺、生殖內分泌系統產生危害,具有一定的生殖毒性。
    1　氟
    氟對生殖系統的毒性作用具有復雜性和廣泛性。過量的氟能在分子水平上破壞染色體DNA的結構,又可作用于神經內分泌系統,還可損害睪丸的生精功能,最后對生殖系統造成多方面的損害。
    1.1 氟對精子質量的影響　
    近年來研究表明:高劑量的氟可使動物的精子數量減少,精子密度和精子活力明顯降低,精子畸形率顯著升高,并呈明顯的時間-效應關系,特別是雞的慢性氟中毒呈現一種特定的時間-效應關系。對于氟導致精子質量下降的機理尚不是很明了。應晨江認為,氟可以直接破壞精子結構,表現為使精子微管及鞭毛缺乏,纖維鞘破裂及鞭毛中段線粒體的結構受損。Mcivor報道,氟還能使完整的細胞溢出鉀離子,精子中鈉和鉀的含量顯著降低,有效的鉀離子溢出可干擾電解質平衡,從而導致精子形態和功能的損害。此外,氟對睪丸、體內生殖激素和酶、生殖系統微量元素、生殖細胞內遺傳物質的影響以及對其它系統的作用都可影響到精子的質量。
    1.2　氟對睪丸和生殖細胞的影響　
    黎曉敏等研究認為:高氟可顯著抑制雞的生長和睪丸發育,染氟雞睪丸質量、睪丸器官指數均明顯降低,可嚴重損傷雞睪丸曲細精管、生精細胞及間質細胞。崔留欣等研究表明,高劑量的氟可誘導大鼠睪丸生精細胞凋亡,且存在一定的時間-劑量-效應關系;另外還發現,過量的氟進入睪丸后,主要作用于精母細胞,通過影響精母細胞而導致成熟精子數量下降而非直接作用于精子細胞。江琴等研究指出,氟可能通過抑制增殖細胞核抗原(PCNA)的表達,從而減少生殖細胞的數量,對雄性生殖系統造成損害。李積勝通過飲用含200 mg/L氟化鈉的去離子水對大鼠進行染毒,結果大鼠睪丸細胞內一氧化氮合酶(NOS)活性明顯增強。而有研究證明睪丸內一氧化氮合酶(NOS)的活性增強與生精細胞凋亡增加有關。
    1.3　氟對生殖內分泌的影響　
    姜春霞等研究了高氟對雄性大鼠生殖系統的內分泌干擾作用,指出染氟后大鼠血清的睪酮、雌二醇、促黃體生成激素的水平明顯下降。
    1.4　氟對生殖遺傳的影響　
    汪超等等用含200 mg/L氟化鈉的去離子水對大鼠進行染毒,采用吖啶橙熒光染色法顯示睪丸細胞DNA和RNA,結果表明,氟中毒后大鼠睪丸細胞DNA和RNA活性明顯減少。張遵真應用單細胞凝膠電泳試驗研究了氟化鈉對離體小鼠睪丸細胞的DNA損傷與修復效應,表明一定劑量的氟可引起小鼠睪丸細胞DNA單鏈斷裂,出現拖尾的彗星細胞,而且無論是拖尾細胞百分率還是DNA遷移長度都隨氟化鈉濃度的增加而增加,表現出明顯的劑量-效應關系。說明氟具有一定的生殖遺傳毒性。
    2　砷
    砷所表現出的生殖毒性是多方面的,對生殖細胞有直接的損害作用;砷可通過直接損傷生殖器官及影響生殖內分泌功能而產生生殖毒性作用;此外,砷還可使動物的繁殖能力降低,并對子代產生諸多不良影響。
    2.1　砷對精子質量的影響　
    張育等通過每天對大鼠腹腔注射不同劑量的As2O3,二周后對大鼠進行睪丸精子計數,并計算每日精子生成量,結果表明,高劑量的As2O3可引起精子生成量的減少和精子運動能力的降低。
    2.2　砷對睪丸和生殖細胞的影響　鄭金平等以4.6 mg/kg劑量的As2O3灌胃大鼠,結果表明:砷可導致大鼠睪丸補體抑制水平下降,可能與砷引起的精子畸變、流產、不育有關。張育等用As2O3對雄性大鼠染毒后進行了血清睪丸酶的測定,發現ACP、ALP、G-6-PD、LDH及LDH-X
活性均明顯下降。張育等又應用不同劑量的As2O3(2、4、8 mg/kg)每天給大鼠腹腔內注射,兩周后對大鼠進行睪丸組織病理學檢查,發現高劑量組睪丸部分曲細精管出現破裂、滲出,基膜溶解,精子生成明顯減少,間質出現水腫滲出,支持細胞和各級生精細胞也有所減少。
    2.3　砷對生殖內分泌的影響　
    張晨等研究了砷染毒后雌性大鼠內分泌激素的變化,結果表明,隨著染砷劑量的增加,大鼠血清黃體生成素(LH)水平有明顯增高。張育等研究指出,用一定劑量的As2O3染毒后,雌性大鼠血清睪酮(T)含量顯著降低,并推斷As2O3可能通過對睪丸組織的損傷而抑制大鼠體內睪酮(T)分泌,導致精子生成減少,產生雄性生殖毒性。
    3　錳
    3.1　錳對精子質量的影響　
    伍冬梅等研究指出,高劑量的氯化錳可導致精子畸形率升高,并對小鼠精子生成有明顯的損害作用,并且有一定的時間-效應和劑量-效應關系。張玉敏等對雄性小鼠經腹腔注射不同劑量氯化錳水溶液,結果發現氯化錳高劑量染毒組(40 mg/kg)精子數量、精子活率顯著降低,精子畸形率、睪丸初級精母細胞染色體畸變率顯著升高。
    3.2　錳對生殖細胞的影響　
    武英等用不同劑量(10、20、40mg/kg)分別對雄性W istar大鼠灌胃染毒氯化錳,連續染毒30天后測定睪丸酶的活力,結果表明,亞急性染毒氯化錳可使大鼠睪丸組織產生脂質過氧化作用,使睪丸標志酶活力降低,睪丸勻漿中NOS活力升高,使間質細胞、支持細胞和生精細胞受
損,并形成一個損傷鏈。魏娜等對染錳后小鼠的生殖能力進行檢測發現:生育指數、平均著床數和平均活胎率明顯降低,曲細精管橫截面積縮小,且生精上皮細胞數量減少。沈維干等采用小鼠卵母細胞體外培養、體外受精的方法研究了硫酸錳對小鼠卵母細胞成熟和受精能力的影響,結果表明,硫酸錳可以抑制卵母細胞第一極體的釋放,降低小鼠平均超排卵的卵母細胞數和卵母細胞的成活率和體外受精率,還可以抑制受精卵的卵裂,具有明顯的生殖毒性。
    3.3　錳的生殖遺傳毒性　
    王子元等通過不同劑量(5、20、50 mg/kg)的氯化錳給小鼠腹腔注射染毒,研究錳對雄性生殖細胞的遺傳毒性。結果表明,顯性致死試驗50 mg/kg組平均死胎數和突變指數增大,常染色體和性染色體發生早熟分離。
4　鎳
    4.1　鎳對睪丸和生殖細胞的影響　
    沈維干等認為:鎳雖然對卵母細胞生發泡破裂沒有影響,但能夠抑制卵母細胞第一極體的排放,降低體外受精率,并降低卵母細胞的成活率。這說明鎳能破壞小鼠卵母細胞的減數分裂,影響小鼠的生殖功能。孫應彪等給W istar雄性大鼠分別腹腔注射劑量為1·25、2·5、5·0 mg/kg的硫酸鎳,連續染毒30天后發現,各劑量組大鼠睪丸生精細胞凋亡增多,凋亡細胞主要是生精早期和晚期階段的精原細胞和精母細胞,且血清雌二醇(E2)水平降低。劉一亞等認為:高鎳染毒大鼠睪丸二倍體細胞的百分比明顯下降,G0/G1期細胞數顯著降低,G/M期細胞數增加, S期細胞數減少。宋媛朝發現鎳可抑制睪丸組織Na+、K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的活力,而且隨著染毒劑量的增加,其效應逐漸增強。王學習則指出,鎳染毒后雌性大鼠卵巢NOS酶活力和NO量升高,卵巢功能受到損害,卵細胞質量下降。
    4.2　鎳對生殖內分泌的影響　
    王學習等研究指出,一定劑量的鎳染毒后動物出現發情周期延長,超排卵數減少,血清雌二醇(E2)、孕酮(P)含量降低。孫應彪等[34]也通過相似的鎳染毒方式對雄性大鼠進行染毒,結果發現鎳能使大鼠血清中睪酮(T)、卵泡刺激素(FSH)和黃體生成素(LH)的含量顯著降低。
    5　硒
    5.1　硒對精子和睪丸的影響　
    周景明指出,高硒染毒后公兔精子畸形率顯著升高,睪丸曲細精管內的生精細胞減少,排列紊亂,有的胞核淡染甚至溶解消失呈變性壞死狀態,有的曲細精管中出現少量炎性細胞和漿液纖維素滲出,而一般精子細胞稀少。張建新等在海蘭白公雞的日糧中添加1、5、10、15、20 mg/kg的硒后發現,除1 mg/kg劑量組外,其它劑量組公雞睪丸曲精細管上皮細胞脫落,管壁溶解,細胞核不規則,核膜部分溶解、破裂,核質外流,粗面內質網擴張,核糖體脫落等。
    5.2　硒對胚胎的毒性作用　
    周景明研究表明:一定劑量的硒能導致母兔妊娠率降低,平均窩產仔數、活胎平均出生重下降,平均死胎率顯著升高。
    綜上所述,超量添加微量元素對動物所表現出的生殖毒性是多方面的,對精子和生殖細胞有直接的損害作用,可造成染色體的破壞;可通過直接損傷生殖器官及影響生殖內分泌功能而產生生殖毒性作用;此外,部分微量元素還可使雄性動物精子質量下降,導致生殖能力降低,并對子代產生諸多不良影響。因此,畜牧業生產中,補充微量元素時,應有科學的配方及適當的比例,保證畜禽的機體內各種微量元素處于安全適宜的水平,畜禽才能正常生長發育,維持正常繁殖性能。