二氧化硫對大鼠附睪組織形態(tài)的影響

史巖，張建海

（山西農業(yè)大學動物科技學院，山西太谷030801）

二氧化硫對大鼠附睪組織形態(tài)的影響

史巖，張建海

（山西農業(yè)大學動物科技學院，山西太谷030801）

SO2是大氣中常見的污染物。前期的研究發(fā)現，SO2可以影響生殖系統(tǒng)，但是SO2是否對生殖系統(tǒng)中的附睪組織形態(tài)產生影響，是不清楚的。以雄性大鼠為試驗模型，通過顯微鏡觀察附睪組織切片來探究SO2對附睪組織形態(tài)的影響。結果表明，SO2可以引起附睪管內精子的數量減少，使精子運動能力消失；精子的排列方式由正常生理狀況下的分散于整個附睪管變成集中于附睪管一端；SO2還會使附睪管內的主細胞數量減少并使主細胞發(fā)生破裂。說明SO2可以影響附睪的組織形態(tài)，影響生殖系統(tǒng)。

SO2；附睪；生殖系統(tǒng)

SO2是全球常見的大氣污染物。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，SO2主要來源于含硫化石燃料的燃燒，生成的SO2與空氣中的水反應，形成酸雨[1]，酸雨腐蝕建筑物，酸化土壤，還會影響農作物的正常生長[2]。另外，有研究證明，經SO2熏氣處理的谷子和菠菜，其體內的CAT酶活性和MDA含量有所變化，且植物體內葉綠素含量均有所降低[3]。

人和動物吸入SO2后在體內會形成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉（物質的量比是3∶1）的二氧化硫衍生物，并在體內發(fā)揮作用[4]。當空氣中SO2濃度達到30～40 mg/kg時，會使人感到呼吸困難[5]。已經有文獻證明SO2及其衍生物可引起呼吸系統(tǒng)損傷[4]。孟紫強等[6]研究發(fā)現，吸入SO2不只影響呼吸系統(tǒng)，還能夠引起小鼠多個器官的細胞超微結構損傷，也包括睪丸組織，從而說明SO2對生殖系統(tǒng)有毒性作用。MENG等[7]研究發(fā)現，SO2體內衍生物能夠導致小鼠多個器官的DNA損傷，不僅僅是對呼吸系統(tǒng)。王慧陽等[8]研究發(fā)現，SO2衍生物可以影響雄性小鼠的精子，發(fā)揮毒性作用。以上研究都說明，SO2及其衍生物可以對生殖系統(tǒng)造成一定損害。附睪在生殖過程中起著重要作用，是精子成熟、保護、運輸和貯存的部位[9]。前期研究證明，SO2可以對精子產生影響，但其對附睪的作用，是否通過影響附睪來影響精子，還不太清楚。

本試驗以雄性大鼠為試驗模型，以SO2（39.3 mg/ m3，4 h/d）動態(tài)染毒，觀察SO2對附睪組織形態(tài)以及附睪內精子的影響，旨在探討SO2影響精子的發(fā)生機制。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

SO2氣體（99.99%），購自廣東省佛山科的氣體化工有限公司。冰醋酸（AR）、生理鹽水、甲醛、蘇木素、伊紅、無水乙醇等，均為實驗室常規(guī)藥品。

1.2 試驗動物的分組及染毒

48只12周齡Wistar雄性大鼠（由山西醫(yī)科大學實驗動物中心提供），體質量160 g左右，進行7 d適應性飼養(yǎng)后，根據體質量和活動相近程度隨機分成2組，進行分籠飼養(yǎng)，依次為對照組、染硫組，每組24只。對照組大鼠，呼吸潔凈空氣；染硫組被放在專門攻二氧化硫的設備中（該設備已獲得國家專利No.CN201110058955.9），動態(tài)吸入含39.3 mg/m3高純度SO2氣體的潔凈空氣，SO2濃度通過SO2氣體專用檢測儀（PGM-35，RAE Systems Inc.，USA）測量。每天從早上開始，連續(xù)染毒4 h[10]，共56 d。

1.3 大鼠生長發(fā)育情況觀察

染毒期間，隨時觀察動物的精神體態(tài)與生長發(fā)育狀況，每日詳細記錄飲水和進食情況，每7 d稱質量1次。染毒結束后，根據記錄的各臟器濕質量，計算臟器系數。臟器系數=臟器濕質量（g）/體質量（g）×100%。

1.4 大鼠附睪的組織切片的制作

大鼠染毒56 d后，按每100 g體質量腹腔注射0.7 mL的20%烏拉坦麻醉，迅速剖開大鼠，取出附睪組織后，放入Bouin′s固定液中固定12 h，之后直接放入70%酒精中，中間換液2～3次，洗去淡黃色苦味酸后，依次80%，85%，90%，95%（2次），100%（2次）梯度酒精脫水、二甲苯透明，常規(guī)石蠟包埋。采用常規(guī)的HE染色，制作石蠟切片。

制作過程為：用切片機（金華惠支儀器設備有限公司）將蠟塊切成薄片，切片厚度在5～8 μm，將石蠟切片放在溫水表面，使之舒展開，之后采用HE染色的方法對載玻片上的組織進行染色，用二甲苯、蘇木素和伊紅進行染色和處理。之后在光學顯微鏡（日本Olympus公司）下觀察附睪的組織結構和精子的排列、形態(tài)結構。

2 結果與分析

2.1 雄性小鼠臟器系數測定結果

試驗期結束后，各組小鼠主要臟器系數的變化列于表1。與對照組相比，染硫組的附睪臟器系數未發(fā)生明顯改變。

表1 小鼠主要臟器系數測定結果%

2.2 大鼠附睪組織的形態(tài)和附睪內精子的排列

2.2.1 對照組從圖1-a，b可以看出，在大鼠附睪管內的精子散在均勻分布于附睪管內，精子的排列不規(guī)范，精子在附睪管內清晰可見。從圖1-c可以看出，附睪管的黏膜上皮表面光滑完整，主細胞呈高柱狀并緊密地排列在一起，在主細胞的游離面有成簇的靜纖毛，胞質紅染，胞核圓。

2.2.2 染硫組從圖2-a，b可以看出，在染硫組附睪管中，精子的染色變淡，與對照正常組相比，精子的密度減少，分布也相對集中在附睪管的一側，精子的分布緊密。從圖2-c可以看出，附睪管內的主細胞中胞核清晰可見，但是細胞與細胞間的排列不緊密，其中，有些主細胞的胞核出現了溶解破裂的現象。

3 討論與結論

附睪是連接睪丸和輸精管的高度卷曲的管道，是精子成熟、保護、運輸和貯存的部位，在雄性哺乳動物生殖生育中起著重要作用。附睪上皮細胞主要由主細胞、基底細胞、暈細胞和亮細胞組成[11]。主細胞呈長方形，富含細胞器，是附睪上皮組織的主要細胞類型，占附睪上皮細胞的65%～80%。附睪管內的主細胞能分泌甘油磷酸膽堿、肉毒堿以及多種酶，這些物質與其精子的生理功能、精子的成熟、精子的活力息息相關[12]。

前期研究發(fā)現，SO2可以使大鼠的精子活力和睪酮水平降低[13]。近期還發(fā)現，SO2可以通過影響血睪屏障進而影響生殖系統(tǒng)[14]。常鳳濱等[15]于小鼠腹腔注射SO2體內衍生物后，發(fā)現SO2與其衍生物對雄性小鼠有生殖毒性作用。有研究也發(fā)現，SO2及其衍生物可引起人血淋巴細胞和小鼠骨髓細胞CA，SCE和MN增高，甚至引起多種器官包括小鼠睪丸組織細胞DNA損傷[16]。還有研究發(fā)現，SO2吸入可引起小鼠睪丸組織細胞脂質過氧化水平增加，脂質過氧化產物丙二醛（MDA）含量升高，抗氧化酶如過氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶等活性發(fā)生改變，抗氧化物質如谷胱甘肽含量減少等[17]。李英等[18]推測，銅可能通過啟動氧化損傷引起附睪頭的病理變化。本試驗發(fā)現，SO2染毒56 d后，大鼠附睪管上皮細胞的排列松散，間質增厚，主細胞數目減少，有些主細胞出現了破碎、溶解。說明SO2可以影響附睪的組織結構，進而影響附睪的生理功能，可能與SO2的氧化損傷有關。

附睪對精子成熟的影響主要表現在對精子形態(tài)、精子表面成分以及代謝的改變。精子在附睪中的成熟是一個高度程序化的過程，可能一方面受到精子自身因素的作用，另一方面則受到了附睪微環(huán)境的影響。精子在附睪中運行，可以獲得使卵子受精的能力[19]。還有研究發(fā)現，附睪在精子膜成熟以及在精子運動能力和受精能力中發(fā)揮著重要的作用[20]。本試驗研究發(fā)現，染硫組精子的密度和數量與對照組相比減少，而且正常生理狀況下精子是分散于整個附睪管，染毒組精子的分布卻相對集中在附睪管的一側，精子的分布緊密。精子的變化可能與附睪的組織形態(tài)變化有關。

SO2作用于大鼠的附睪會使大鼠附睪內精子數量減少，同時還有嚴重的病理變化，從而說明SO2會對附睪的組織形態(tài)造成損害，影響生殖系統(tǒng)。SO2是否是首先影響附睪的結構功能，然后再影響精子的成熟，以及SO2影響附睪組織形態(tài)的機制還有待進一步研究。

［1］李曉科.模擬酸雨對大麥幼苗部分生理特性的影響[J].山西農業(yè)科學，2012，40（4）：329-331.

［2］水德聚，王曉艷，邵勤，等.模擬酸雨脅迫對油冬菜生理特性的影響[J].南方農業(yè)學報，2016，47（7）：1155-1158.

［3］黃芳，王建明，徐玉梅.二氧化硫污染對幾種作物的傷害研究[J].山西農業(yè)科學，2007，35（11）：57-59.

［4］孟紫強.環(huán)境毒理學[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2000：353-359.

［5］劉玉香.SO2的危害及其流行病學與毒理學研究[J].生態(tài)毒理學報，2007，2（2）：225-231.

［6］孟紫強，劉玉香.二氧化硫吸入對小鼠腦、心、腎、睪丸超微結構的影響[J].環(huán)境科學學報，2006，26（1）：130-136.

［7］MENG Z Q，QIN G H，ZHANG B，et al.DNA damaging effects of sulfur dioxide derivatives in cells fromvarious organs ofmice[J].Mutagenesis，2004，19（6）：465-468.

［8］王慧陽，孟紫強，常鳳濱，等.二氧化硫體內衍生物對雄性小鼠精子的毒性效應[J].應用與環(huán)境生物學報，2006，12（3）：363-366.

［9］李琳，周利華，任冬仁，等.附睪功能及其對精子成熟的影響[J].中國畜牧獸醫(yī)，2007，34（1）：12，15.

［10］張建海.氟和二氧化硫聯(lián)合對雄性生殖功能的影響及其機制研究[D].太谷：山西農業(yè)大學，2007．

［11］趙樹濤.自噬與模式識別受體在小鼠Sertoli細胞及附睪上皮細胞天然抗病毒反應中的功能[D].北京：協(xié)和醫(yī)學院，2015.

［12］丁訓誠.男性生殖毒理學[M].北京：中國人口出版社，1997：53-63.

［13］ZHANG J，LIANG C，MA J，et al.Effects of sodium fluoride and sulfur dioxide on spermmotilityand serumtestosterone in male rats [J].Fluoride，2006，39（2）：126-131.

［14］ZHANG J，LI Z，QIE M，et al.Sodium fluoride and sulfur dioxide affected male reproduction by disturbing blood-testis barrier in mice[J].Food and Chemical Toxicology，2016，94：103-111.

［15］常鳳濱，孟紫強，王慧陽，等.二氧化硫體內衍生物對小鼠的顯性致死作用[J].應用與環(huán)境生物學報，2006，12（3）：360-362.

［16］孟紫強，張波，秦國華.二氧化硫對小鼠不同組織器官的氧化損傷作用[J].環(huán)境科學學報，2001，21（6）：769-773.

［17］張波，劉承蕓，孟紫強.二氧化硫氣體對小鼠雄性生殖細胞的毒性作用研究[J].衛(wèi)生研究，2005，34（2）：167-169.

［18］李英，徐志豪，張卓煒，等.銅中毒對小鼠雄性生殖器官的影響[J].河南農業(yè)科學，2015，44（9）：122-124.

［19］庫卓華.人精子在附睪中的成熟[J].中華男科學雜志，2001，7（1）：1-9.

［20］周宗瑤，王一飛.附睪精子成熟功能研究進展[J].生殖與避孕，2003，23（4）：238-243.

Effects of Sulfur Dioxide on Epididymal Morphology of Rats

SHI Yan，ZHANGJianhai
（College ofAnimal Science and VeterinaryMedicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Sulfur dioxide（SO2）is a common air pollutant in the environment.In previous studies,we find that sulfur dioxide can cause damage tothe reproductive system.However，whether sulfur dioxide can effect epididymal morphology is unclear.In this study,the paper uses rats as experimental model.For investigated the effects of SO2on the epididymal,it uses the microscope to observe the epididymal tissue slice.The experimental results showthat sulfur dioxide can reduce the number of sperm and make the sperm motility disappear.In addition,treating with sulfur dioxide group,the sperm is concentrated in the epididymal end,while under normal physiological conditions,the sperm is uniformly distributed in the epididymal tube.Sulfur dioxide also can reduce the number of main cells in the epididymal tube and make the cell rupture.This experiment shows that sulfur dioxide is hazardous to the epididymal morphology,then affects the reproductive systemofmale.

sulfur dioxide;epididymal;reproductive system

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.19

R995；S865.1＋2

：A

：1002-2481（2017）05-0746-03

2017-03-07

國家自然科學基金項目（31172380）

史巖（1990-），男，山西運城人，在讀碩士，研究方向：環(huán)境獸醫(yī)學。張建海為通信作者。