慢性砷暴露诱导雄性大鼠生殖毒性：激素失衡与睾丸结构损伤的机制研究

本研究针对环境污染物砷(As3+)的雄性生殖毒性展开深入探究。研究人员通过建立不同剂量(1-50 mg/L)砷暴露的SD大鼠模型，系统评估了120天慢性暴露对精子参数、氧化应激指标、激素水平和睾丸组织结构的影响。结果发现高剂量砷(25/50 mg/L)显著降低精子活力(40.8%)和日精子产量(21.32×106/睾丸)，同时引发睾丸组织ROS升高(3.12 μmol/min)和TBARs增加(29.31 nM/mg)，并导致GnRH-IR神经元表达量下降。该研究为环境砷污染导致的男性不育机制提供了新的实验依据。

　　

砷作为常见的环境污染物，其毒性效应一直是公共卫生领域关注的焦点。尽管已有研究表明砷暴露与多种癌症风险增加相关，但其对男性生殖系统的慢性损伤机制仍存在诸多未解之谜。在工业化进程加速的背景下，饮用水和食物链中的砷污染问题日益突出，而男性不育症发病率的持续攀升更凸显了探究环境因素与生殖健康关联的紧迫性。

为揭示砷的雄性生殖毒性机制，伊斯兰堡Quaid-I-Azam大学动物科学系的研究团队设计了一项系统的动物实验。通过建立不同剂量砷暴露的SD大鼠模型，研究人员发现50 mg/L剂量组出现睾丸重量显著降低，同时伴随精子活力下降至对照组的48.9%。组织学分析显示高剂量组睾丸出现生精小管萎缩、支持细胞空泡化等特征性病变，这与氧化应激标志物ROS水平升高3.4倍的结果相互印证。

研究采用了几项关键技术：1) 建立梯度剂量(1-50 mg/L)的120天慢性暴露模型；2) 通过计算机辅助精子分析(CASA)评估精子动力学参数；3) 采用ELISA检测血清睾酮、FSH和LH水平；4) 应用H&E染色和荧光免疫组化观察睾丸病理变化和GnRH表达；5) 彗星实验检测精子DNA损伤程度。

研究结果

砷对体重和器官重量的影响

虽然各组间体重变化无统计学差异，但50 mg/L组睾丸重量呈现下降趋势，提示砷可能优先靶向生殖器官。值得注意的是，25 mg/L组肝脏重量增加9.3%，暗示砷在肝组织的潜在蓄积效应。

精子参数与日精子产量

高剂量组精子活力降至40.8±2.57%，日精子产量减少51.8%。组织学观察发现25 mg/L组生精小管直径缩小6.2%，管腔扩张伴生精上皮变薄，这与图3所示的生精细胞排列紊乱现象相符。

氧化应激与激素紊乱

砷暴露导致抗氧化酶CAT和SOD活性分别降低74.7%和39.4%，同时MDA水平升高248%。激素检测显示50 mg/L组睾酮降至0.84 ng/mL，LH和FSH分别降低97.9%和62.9%，提示HPG轴功能受损。

睾丸组织病理学改变

高剂量组出现生精小管萎缩、支持细胞空泡化和间质细胞增生等特征性病变。定量分析显示50 mg/L组生精上皮高度降低9.8%，与精子产量下降呈显著正相关。

GnRH表达与DNA损伤

荧光免疫显示下丘脑GnRH-IR神经元数量随剂量增加而递减，50 mg/L组减少68.4%。彗星实验证实25 mg/L组精子DNA碎片率增加34.6%，尾矩值提升90.6%。

结论与意义

该研究首次系统阐明了慢性砷暴露通过氧化应激-激素失衡-组织结构损伤的三联机制导致雄性生殖功能障碍。特别重要的是，研究发现砷可穿透血睾屏障直接损伤生精细胞，并通过抑制下丘脑GnRH表达间接影响HPG轴功能。这些发现为环境砷污染与男性不育的关联提供了分子层面的解释，也为开发针对性干预措施（如抗氧化治疗）提供了理论依据。研究结果发表在《Scientific Reports》杂志，为风险评估和公共卫生政策制定提供了重要参考。