微囊藻毒素低剂量长时期暴露对雄性大鼠生殖系统的影响及其机制研究

微囊藻毒素（MCs）是淡水蓝藻产生的一类天然毒素，已被确认与肝病发生密切相关。申请人近期研究率先发现MCs具更强的雄性生殖毒性，在同样染毒条件下,其毒性剂量明显小于对肝脏的毒性剂量，可降低精子质量、损伤睾丸组织、影响间质细胞合成睾酮。本项目拟在前期工作基础上，开展以下研究：①参照WHO饮用水MCs安全标准，经饮水长期染毒雄性大鼠，确认MCs低剂量长期暴露对其生殖系统的危害。②采用HPLC、LC-MS等技术定性、定量分析染毒大鼠血液及睾丸中的MCs，证明MCs可经血液进入睾丸，在睾丸组织中累积。③建立LH刺激下MCs导致间质细胞合成睾酮下降的细胞模型，采用免疫印迹、实时定量荧光PCR、磷酸化蛋白和总靶蛋白抗体芯片等技术，探明MCs干扰睾酮合成的分子机制，发现MCs生殖毒性作用的分子靶点及可利用的敏感的生物标志物。该研究对于提高人们对MCs雄性生殖毒性的认识，保障男性生殖健康具有重要意义。

微囊藻毒素（MC）是淡水蓝藻产生的一类天然毒素，已被确认与肝病发生密切相关。MC-LR是MCs中毒性最强、分布最广，也是最受关注的亚型。目前有关MC-LR的毒性研究主要集中在肝、肾和肠毒性。本项目研究了MC-LR低剂量长期暴露对雄性生殖系统的影响及机制，判定MCs具有强烈的生殖毒性，表现为：依照WHO规定的饮用水MC-LR限定量1µg/L的基础上，通过自由饮水的方式长期低剂量摄入MC-LR（1,3.33,10µg/L），小鼠睾丸结构破坏，精子质量下降、畸形率增高，睾丸细胞凋亡加剧，血清睾酮水平下降。在体内急性染毒MC-LR实验中，通过PCR、免疫印迹、Tunnel等技术，发现MC-LR可导致染毒小鼠睾丸细胞严重凋亡，凋亡相关蛋白Bax、Caspase3和Caspase 8表达上升，P53、Bcl-2等蛋白磷酸化水平上升。通过LC-MS技术有效检测到了位于睾丸组织中的MC-LR，有力证明了MC-LR可直接到达睾丸组织产生雄性生殖毒性。免疫荧光结果表明，MC-LR可穿过细胞膜进入支持细胞和精原细胞，但无法进入间质细胞中。体外实验证明，MC-LR可直接作用于精原细胞，破坏氧化还原平衡，诱发细胞ROS，Ca2+水平上升，大大提高细胞坏死和凋亡的数量，提示MC-LR可通过损伤精原细胞导致生精障碍。MC-LR体外染毒间质细胞实验中，发现细胞活力没有改变，间质细胞合成睾酮能力没有变化，结合MC-LR无法进入间质细胞内部，提示MC-LR可能通过其他作用方式造成睾酮水平下降。体内急性染毒MC-LR，发现小鼠血清LH、FSH和睾酮随着作用浓度和作用时间的延长，呈现先增加后下降的趋势，而GnRH转录水平则呈现MC-LR浓度-时间依赖性下调。提示下丘脑-垂体神经元可能为MC-LR的作用靶点。体内急性染毒MC-LR，发现大鼠血清GnRH与LH、FSH和睾酮变化趋势一致，均在短期MC-LR作用下上调，随后骤降，而GnRH转录水平则持续下降，提示GnRH神经元可能为MC-LR的靶细胞之一。研究成果以学术论文形式发表于SCI收录期刊7篇，修改1篇，发表于国内核心期刊1篇。本研究对于提高人们对MCs雄性生殖毒性的认识，保障男性生殖健康具有重要意义。