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单词 雄性生殖毒理学
释义

【雄性生殖毒理学】
 

雄性生殖毒理学主要研究物理、生物因素和化学物质在一定的接触途径和剂量条件下引起雄性生殖的变化及其变化的机理。生殖细胞遗传物质的改变,可增加下一代基因库的遗传负荷以至累及以后的世代,造成遗传学后果。由于获取雌性生殖细胞尤其在人类存在着极大的困难,因此雄性生殖毒理学的检测具有更重要的理论意义和实践意义。

以往毒理学用于评价化学物等对人类生殖细胞损伤效应的方法,是从体细胞来推算生殖细胞,从哺乳动物生殖细胞外推到人生殖细胞。体细胞和生殖细胞有不同的敏感性,进化上不同层的生物对同一物质的反应并不相同,因此上述两种方法获得的结果均不能真实、准确地反映在人类生殖细胞中发生的效应。近年来雄性生殖毒理学在流行病学调查、测试系统的完善和建立等方面,都取得了长足的进步,联会复合体分析为检测生殖细胞染色体损伤提供了新的敏感的方法。人精子染色体技术的应用,尤其是人精子染色体离体测试系统的建立,有可能为评价各种外源因子对人类后代的潜在性遗传学后果提供科学依据。

流行病学调查:职业接触有害化学物的男性生殖结局的调查表明,二硫化碳、铅等使男性生殖功能受到损伤。子代出生缺陷和自然流产是生殖损伤的重要指标。调查男工妻子生育史,每次妊娠有无早产、自然流产、死胎死产、低体重儿、出生缺陷或新生儿死亡等情况,采集男工精液作精液分析和有关检测。

精液分析:精液分析可为雄性生殖细胞功能提供重要的评价依据。精液物理检测项目包括凝固、凝固精液的液化时间、气味、颜色、粘性、pH值、活率、前向运动精子百分率、精子密度、精子总数、异常精子形态百分率等。精液生化分析是判断附属性腺分泌物是否正常的方法,目前常用和意义较大的有:果糖是精囊分泌功能和睾丸雄激素水平的评定指标;肉毒碱与α-糖苷酶反映附睾的功能。精液中无机离子的测定,锌与垂体分泌促性腺激素有关而影响性腺功能;镁影响生精细胞的结构和功能;钙与精子的活力和获能密切相关;铜则影响精子的存活率及活动度。

血液中内分泌激素的测定:主要检测血浆睾酮和垂体促性腺激素滤泡刺激素(FSH),间细胞刺激素(ICSH)及催乳素,对下丘脑、垂体和睾丸功能作出估价,并为分析睾丸功能衰竭的原因提供可靠的判断依据。

精液精细胞核异常分析:1971年Sperling首次报道精液染色体直接制备法,后Tempaldo对该方法作了两次改进。由于精液中分裂细胞较少,且多数中期细胞“质量”欠佳,故给畸变分析带来很大困难。一些研究者把微核测定引入人类精液细胞的研究,结果证明是可行的。但微核只是细胞核异常的一种类型,且不同的核异常指标对理化因子的敏感性不同,近年来的研究资料表明核异常分析更为敏感和合理。核异常是个复合指标,包括微核、核碎解、核空泡、核桥、染色不均一、鼓槌和排核等多种形式的核损伤。核异常分析方法简便,核异常形态鉴别比较客观,精液来源比较方便。可用于特定人群如有害物质职业接触者、接受放疗或化疗的病人等,检测某些化学物质、射线和药物对人类男性生殖细胞的潜在危害。

哺乳运动试验:检测外源因子对雄性生殖细胞基因突变和染色体畸变的哺乳动物试验,有显性致死试验,小鼠特异位点试验,可遗传性易位试验,精子畸形试验,睾丸生殖细胞染色体分析等。在中国,精子畸形试验和睾丸生殖细胞染色体分析等已广泛应用,与毒理学检测逐步走向常规化。

联会复合体损伤分析:联会复合体(S.C)是广泛存在于真核生物减数分裂中的一种染色体结构。典型的S.C由三股平行的线状结构组成,即两条平行侧线和一条纤细的中央轴。S.C的功能一是作为双价体的轴心,染色质据此成环向四周成灯刷状辐射,在细胞中起着支持染色质的骨架作用;二是同源染色体的联会,交换必须有S.C的形成为前提。S.C分析是一种检测生殖细胞染色体损伤的新方法。化学物使动物染毒后,收集曲细精管中梳括出的细胞悬液做电镜银染,在电镜下观察S.C结构。S.C异常改变有:(1)未配对轴丝,侧丝和整个S.C的断裂及片段离位;(2)S.C形成时联会失误,不完全联会和/或联会消失;(3)“非法”配对,包括非同源S.C和单轴向分子折回配对。这些改变最早出现于偶线期和早粗线期。S.C分析可检测化学物对性腺的影响,评价遗传损伤的风险;由于方法敏感,它具有独特的在受损细胞丢失前的减数分裂早前期测出细微的染色体改变的能力,从而优于只能在精子发生较晚阶段测定有活细胞的试验方法,它还可测出对干细胞的毒性作用的可能遗传后果。

人精子染色体分析:这是目前生殖细胞染色体研究发展最快最有意义的一个领域。精子是男性生殖细胞的最末端,它所携带的遗传物质将通过授精而进入受精卵中,有着最直接的遗传学后果。1978年Rrdak等在Yanagimachi等用人精子穿透无透明带地鼠卵获得成功的基础上,建立了人精子/金黄地鼠卵实验系统,首次制备了人精子染色体标本。同年,Rrdak又将C-显带、Q显带技术用于人精子染色体分析。由于这些显带技术操作复杂且带纹不稳定,1936年Vene等又将G-显带技术用于人精子染色体研究并获得满意结果。

理化因子对人精子染色体损伤的检测包括活体测试和离体测试。所谓活体测试,是研究接受放疗或化疗的人精子中由辐射或化学物诱发的染色损伤。Genesca等对6名在2~18a前接受过放疗和/或化疗的癌患者,分析了他们640个精子染色体核型中的染色体结构畸变。结构畸变精子率平均为16.9%,显著高于对照组505个精子核型分析结果6.9%。经治癌症患者精子染色体畸变中,稳定性畸变占39.3%,多数为缺失;半稳定畸变占33.1%,其中断裂最常见,三射体、四射体、环状染色体和双着丝粒染色体发生率接近;不稳定畸变(无着丝粒断片)占27.6%。对于接触有害物质的职业人群也可进行检测,以研究某种化学物对人精子染色体的损伤,但迄今尚未见到此类报道。这种活体测试有很大局限性,对于进入人类环境的化学物,显然不能应用这种方法进行测试。因此,建立一个人精子染色体的离体测试系统具有实际意义。黄天华等通过对染毒环节、剂量和时间的研究,建立了人精子染色体离体测试系统。该测试系统基本步骤为:将人精液标体液化,经Swim~up提高精子活力,用Ca~ionophore A23187处理高活力精子;将精子加入不同浓度处理液中,获能3.5h后收集已获能精子。实验前3天用孕马血清促性腺激素肌注雌性金黄地鼠,58h后肌注人绒毛促膜促性腺激素。17h后处死动物,取出输卵管,解剖镜下用针刺破输卵管壶腹处膨大部分,取卵丘,经0.1%透明质酸酶和0.1%胰酶消化后获得去透明带金黄地鼠卵。将去透明带金黄地鼠卵与经化学物处理的人精子移入受精液滴进行授精。将受精卵移入卵培养基内,37℃CO2孵箱培养,受精后6h加入长春花碱和鬼白毒素,继续培养12~14h,收集细胞制备染色体标本,Giemsa染色,镜检。这一离体测试系统还需要进一步完善,如活化系统怎样应用,与体细胞的活化系统应有所不同;如何鉴别毒性作用引起的变化,这种异种受精系统可使所分析的精子染色体结构畸变率增高,因为在地鼠卵细胞浆内染色体损伤难以修复;同时某些研究资料表明,一些染色单体断裂可能系该测试系统的实验条件所诱发。崔晓等应用这一测试系统,对输精管节育材料高分子聚合物水凝胶HFMC进行测,结果表明HFMC各剂量组与对照组相比,染色体结构畸变精子率和断裂均数无显著差异,而阳性对照平阳霉素组的这两个指标均显著高于阴性对照组。

(安徽省职业病防治所施荣山撰)

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