【摘要】 目的 研究錳對雄性小鼠生殖能力的影響，并探討其時間-效應和劑量-效應關系。方法 將雄性小鼠隨機分為3個染錳組和1個對照組，分別給予腹腔注射75，150，300mg/kg氯化錳和生理鹽水，于染錳第3，7，14，28，56d處死小鼠5只/組。觀察小鼠睪丸臟器系數和染錳56d各組雄性小鼠生殖能力、曲細精管橫截面積及生精上皮細胞數量。結果 染錳56d，與對照組比較，15和30mg/kg組睪丸臟器系數差異有統計學意義（P<005，P<001）；30mg/kg組生育指數和總死胎率差異有統計學意義（P<005，P<005）；3個染錳組的平均著床數與平均活胎率差異均有統計學意義（P<001）；曲細精管橫截面積和生精上皮細胞數差異均有統計學意義（P<001）。結論 各劑量的MnCl2對雄性小鼠生殖能力均有損害作用，以染錳56d，30mg/kg對雄性小鼠生殖能力的損害最為嚴重。

【關鍵詞】 氯化錳

錳是一種較常見的職業毒物。近年來，隨著現代工業的發展，錳的生產和消費日益增多，錳與生殖健康的關系逐漸引起人們的重視〔1〕。有研究表明，若機體攝入過量的錳，會導致睪丸組織發生病理學改變，性功能障礙及睪丸組織生化酶學的改變〔2〕。本實驗采用氯化錳染毒小鼠，動態觀察小鼠睪丸臟器系數；檢測小鼠染錳56d生育指數及生殖指標的變化；定量組織學分析生精上皮細胞數的變化，以探討錳對雄性小鼠生殖毒性的劑量-效應關系。

1 材料與方法

11 動物 6～8周雄性昆明種小鼠140只，體重23～28g(貴陽醫學院實驗動物中心)，均為普通級動物，合格證號為scxk 2002-0001。普通飼料飼養。

12 主要試劑及儀器 MnCl2·4H2O(分析純，中國醫藥集團上?；瘜W試劑公司)；電子稱（武漢自動化儀器廠）；BI2000圖像分析系統（成都泰盟公司產品）。

13 方法

131 動物分組 雄性昆明種小鼠140只，隨機分成3個染錳組和1個對照組，每組35只。

132 染錳方法 3個染錳組分別給予腹腔注射氯化錳（75，150和300mg/kg）。對照組采用等容生理鹽水腹腔注射，每周5d，1次/d。每周測小鼠的體重1次，以調整用藥量。

133 標本收集 分別于染錳3，7，14，28，56d每組隨機抽取5只小鼠，脫臼法處死，立即分離雙側睪丸，生理鹽水沖洗，用濾紙吸干后稱重，用于測定睪丸臟器系數。取小鼠左側睪丸迅速置于10%甲醛溶液內固定，常規方法脫水，石蠟包埋。

14 觀察指標及方法

141 睪丸臟器系數 睪丸稱重后按照公式：睪丸臟器系數=睪丸重（g）/小鼠體重（g）×100%。

142 生殖實驗 于染錳第56d，將剩余各組小鼠（每組10只），分別與未經處理的成熟雌性小鼠1：1合籠一周后，取出雄鼠。雌鼠以合籠第1d為妊娠0d，于妊娠第19d處死，計錄妊娠母鼠數、活胎數、死胎數。計算：(1)雄鼠生育指數（使交配雌鼠受孕的雄鼠數/總交配的雄鼠數×100%）；(2)每窩平均活胎數（活胎總數/受孕母鼠總數）；(3)平均著床數（胎鼠總數/受孕母鼠總數）；(4)總死胎數（死胎總數/胎鼠總數×100%）〔3〕。

143 定量組織學分析 取染錳56d睪丸用蘇木素-伊紅(HE)染色，每例切片一張，在圖象分析儀下每例測定10個曲細精管的橫截面積及管內生精上皮細胞數量。

15 統計分析 采用SPSS110統計軟件進行分析。用方差分析進行檢驗。生育指數、總死胎率采用χ2檢驗。

2 結果

21 染錳劑量與時間對小鼠睪丸臟器系數的影響(表1) 由表1可見，于染錳第28d，30mg/kg組臟器系數開始降低，與對照組比較差異有統計學意義（P＜005）；染錳第56d，15與30mg/kg組睪丸臟器系數均與對照組比較差異有統計學意義（P＜005，P＜001）。

表1 染錳劑量與時間對小鼠臟器系數的影響（略）

注：與對照組比較，a P<005 ， b P<001

22 染錳對雄性小鼠生育能力的影響(表2) 染錳56d，75，15mg/kg組生育指數低于對照組，但差異無統計學意義（P>005）；30mg/kg組生育指數低于對照組（P<005）；15，30mg/kg組總死胎率高于對照組（P<005;P<001）。

表2 染錳對雄性小鼠生殖能力的影響（略）

注：與對照組比較，a P<005，b P<001

23 染錳對小鼠曲細精管橫截面積及管內生精上皮細胞數量的影響(表3) 定量組織學分析結果表明，染錳可使小鼠曲細精管橫截面積明顯減少，管內發育各階段的生精細胞數量降低。染錳56d，各染錳組與對照組比較，其曲細精管橫截面積及生精上皮細胞定量測定數值均明顯減少（P<001）。

表3 染錳56d小鼠睪丸曲細精管橫截面積和生精上皮細胞數量的變化（略）

注：與對照組比較，b P<001

3 討論

錳作為機體內某些代謝酶的組成部分或酶的激動劑，參與了許多生物化學反應，是機體必需的微量元素之一〔4〕。但過量的錳在體內蓄積，會對機體產生不良作用。本實驗發現，隨染錳劑量的增加和時間的延長，小鼠睪丸重量下降，睪丸臟器系數明顯降低，提示錳可通過血睪屏障，損害睪丸的正常結構，干擾精子的生長和發育過程〔5〕。有研究發現，錳能使多巴胺（DA）和5-羥色胺（5-HT）含量減少，從而降低了DA和5-HT對垂體促性腺激素（LH、FSH）的抑制，導致FSH和LH水平升高〔6〕。下丘腦血循環中性激素水平的負反饋調節作用而使睪酮濃度下降，從而使精子數量減少。錳還可抑制乳酸脫氫酶（LDH），阻礙精子能量來源，干擾粗線期初級精母細胞的減數分裂及分化為精子的過程，從而影響精子的數量和活力。錳最先抑制曲細精管生精上皮細胞的琥珀酸脫氫酶，干擾曲細精管細胞的能量合成，導致細胞代謝降低，使曲細精管生精細胞、Sertoli細胞受損〔7〕。研究證實，錳是一種較強的染色體斷裂劑〔5〕。氯化錳可使生精細胞發生基因突變和染色體畸變，從而導致小鼠精子畸形率升高。Gavin等認為錳可直接作用于線粒體呼吸鏈而影響線粒體的氧化磷酸化，對線粒體功能具有抑制作用〔8〕。Galvani等〔9〕利用嗜鎘細胞瘤(PCI2)細胞進行體外研究表明，MnCl2可抑制呼吸鏈中的還原型煙酰胺腺膘呤二核苷酸(NADH)脫氫酶和NADH細胞色素還原酶的活性。從而影響電子傳遞和線粒體的呼吸功能，使三磷酸腺苷(ATP)生成減少，影響生精細胞供能，使精子活動度降低。精子數量減少、畸形率升高和精子活動度的降低，可引起精子的運動能力和穿透卵細胞的能力下降，使母鼠受孕率下降；由于精子畸形和染色體畸變，基因發生突變，受精卵在植入后的發育過程中胚胎可在早期死亡或胚胎在發育過程中出現死亡，因而死胎率增加。