环境水平金属暴露与男性生殖健康损害之间的关联性研究

Toxicology studies have suggested that exposure to low levels of toxic metals (e.g., lead, cadmium, mercury, and arsenic) or exposure to higher levels of essential metals (e.g., copper, manganese, nickel, iron, molybdenum, and selenium) can cause adverse male reproductive effects, including injury of germ cell, interference with endocrine systems, and decrease on semen quality. However, the evidence about whether environmental exposure to metals cause adverse male reproductive health effects from epidemiological studies are not consistent and limited. The project will conduct a cross-sectional study to investigate the relationship between metal exposures in environmental levels and human male reproductive health damage, in which 13 metals (arsenic, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, lead, manganese, molybdenum, mercury, nickel, selenium and zinc) in blood, urine, and semen are measured as whole exposure biomarker and organ exposure biomarker, respectively, and semen quality parameters, sperm motion parameters, sperm DNA damage, sperm apoptosis, and reproductive hormones are analyzed as effect biomarker, and thus to provide a scientific basis for the risk assessment of human male exposure to metals.

毒理学研究表明低剂量暴露有毒金属（例如铅、镉、汞、砷等）或高剂量暴露人体必需的微量金属（例如铜、锰、镍、锌、铁、钼、硒等）对雄性动物具有损伤生殖细胞、干扰内分泌系统、降低精液质量等生殖毒性。但金属暴露致男性生殖损害的流行病学研究结论尚不一致，环境水平金属暴露是否改变人群生殖损害效应也尚不清楚。本课题拟采用横断面研究开展环境水平金属暴露致男性生殖健康损害的人群流行病学调查。通过测定研究对象血液、尿液和精液中13种金属（铅、汞、镉、砷、铜、铬、锰、镍、铁、锌、钴、钼、硒）含量综合评估个体的整体暴露水平和生殖器官暴露水平，以精液常规质量参数、精子运动参数、精子DNA损伤、精子凋亡以及生殖功能相关激素为效应指标，分析环境水平金属暴露与男性生殖健康损害之间的关联，为金属暴露的生殖健康危害风险评估提供科学依据。

生殖毒理学研究表明毒性金属或必需微量元素与雄性生殖健康密切相关，但人群流行病学研究结论尚不一致。本项目在3个月时间内采集了11名健康成年男性第0、1、2、3、4、30、60和90天所有的尿样（n＝529），评估点尿、晨尿以及24小时尿铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钨、铊、铅、铀浓度变异大小。在获得尿金属浓度变异对预测个体浓度影响的基础上，以来武汉市同济医院生殖医学中心寻求精液分析的育龄期男性为研究对象，以个体不同时点双次尿液和精浆中金属浓度为内暴露标志，探讨铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钨、铊、铅、铀浓度与男性精液质量参数、血清生殖激素水平、DNA损伤指标、精子细胞凋亡参数和血生殖激素水平之间的关系。发现尿铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、锑、钨、铊、铅、铀浓度在3个月内的稳定性较差，用单次测定的浓度预测个体3个月平均暴露水平极有可能造成暴露分类错误。通过采集个体不同时点多次样本可提高暴露评估的准确性。尿镉浓度升高与精子前向运动活力和总活力下降有关；尿砷浓度与精子前向运动活力和总活力之间、尿钼和铅浓度与正常精子形态率之间、尿铁浓度与死亡精子细胞率之间均存在负相关；尿锰浓度与凋亡精子细胞率之间存在正相关；尿锡浓度与血清总睾酮之间存在负相关。精浆砷浓度升高与精子前向运动活力和总活力下降有关；精浆镉浓度与精子前向运动活力和总活力之间存在负相关；精浆锌浓度与精子密度之间、铜和砷浓度与DNA%之间、砷和硒浓度与彗星尾长、彗星尾矩之间，锡浓度与死亡精子细胞率之间均存在正相关。