影响睾丸生殖细胞凋亡的理化因素

王惠萍　徐斯凡

[摘要]环境污染日趋严重，不孕不育症发病率呈上升态势。睾丸生殖细胞凋亡是无精少精的机制之一。睾丸生殖细胞凋亡受许多内外因素的多重影响，本文就影响睾丸生殖细胞凋亡的一些外在理化因素作一简要概述。

[关键词]睾丸生殖细胞；凋亡；理化因素

[中图分类号] S814 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2016）01-31-04

[Abstract] With the growing of environmental pollution， the incidence of infertility is rising. Spermatogenic cell maturation disorders induced by testicular germ cell apoptosis is one of the mechanisms of azoospermia and oligozoospermia. Testicular germ cell apoptosis is affected by many internal and external factors and multiple regulatory factors .This paper describes a brief overview about some external physical and chemical factors which induced testicular germ cell apoptosis.

[Key words] Testiculargerm cell； Apoptosis； Physical and chemical factors

世界卫生组织统计，不育症的发病率达10%～15%，且呈上升趋势，不孕不育症已成为继心血管、恶性肿瘤之后的第三大世界性疾病。睾丸生精细胞凋亡受许多内、外因素和多种信号因子参与调控，影响生精细胞凋亡的主要内因有：性激素水平、发育阶段、生精上皮细胞时相等。调控睾丸生精细胞凋亡的相关因子有：Bcl-2基因家族、p53基因、Fas/Fasl系统、C-myc基因、Caspasees等。

生精活动处在一个不断增生和凋亡的动态平衡中，正常精子发生及成熟过程中，广泛存在生精细胞自发凋亡，这对排除受损或具有畸形染色体的生殖细胞，维持成熟精子数量质量稳态，保证遗传信息准确传递具有重要意义，但异常增多的生精细胞凋亡可引起成熟精子数目减少及质量下降，成为少精无精症的机制之一。现发现多种环境理化因素诱发睾丸生殖细胞凋亡增加，引起生精细胞发育成熟障碍，导致少精无精和不育，影响睾丸生殖细胞凋亡的一些理化因素如下。

1 温度

睾丸生殖细胞对温度特别敏感，在34℃左右的阴囊中才能正常发育。43℃放置大鼠睾丸15min，

会使精原细胞及细线期初级精母细胞凋亡，Fas及FasL表达异常[1]。将大鼠睾丸在10℃放置30 min，曲细精管第Ⅻ～ XIV期的精母细胞和A2型精原细胞凋亡也明显增加[2]。另低温可抑制睾丸扭转复位后因再灌注损伤而产生的氧自由基及脂质过氧化反应， 从而减少睾丸生殖细胞凋亡[3]。可见温度影响睾丸生殖细胞凋亡与温度高低，接触时间长短关系密切，但其确切机制还有待研究。

2 辐射

低剂量辐射可使细胞中线粒体膜电位、膜通透转运孔道、膜间隙及与凋亡相关蛋白改变而诱导细胞凋亡[4]。25～200mGy低剂量电离辐射致小鼠睾丸生精细胞p53，Bcl-2/Bax，Cyt-c和caspase-3表达异常[5]，精原细胞和精母细胞中AIF蛋白表达增高[6]，且75mGy时促凋亡最明显。另发现75mGy预照射可提高生殖细胞的抗氧化能力，使其对后面的高剂量辐射诱导的凋亡产生适应性反应，降低了高剂量辐射导致的细胞凋亡[5]，但确切机制还有待研究。另外，高功率微波辐照SD大鼠5min即触发生精细胞凋亡增加[7]。诊断超声持续照射大鼠睾丸10min以上引起睾丸生殖细胞凋亡，p53 mRNA表达增高 ，Bcl-2 mRNA表达降低[8]。电磁脉冲辐射也可引起睾丸生精细胞凋亡增加[9]。

辐射对睾丸生殖细胞凋亡的影响与辐射的来源、剂量、时间关系密切，相关机制涉及多种凋亡调控因子，研究辐射对生殖的影响对辐射相关作业人员加强职业防护，减少对生殖的可能影响具有重要的参考价值。

3 酒精

酒精可抑制雄激素合成酶系，降低睾酮（T）生成，增加蛋白质与血液中T的结合，使游离的具有生物活性的T数量减少，抑制FSH的释放，从而调控凋亡。大鼠摄入酒精连续13周精子细胞和初级精母细胞中Caspase-3 表达增强，睾丸生精细胞退化变性、凋亡增多[10]。3周龄雄性小鼠连续喂25%酒精60d，睾丸体积明显减小，Fas/FasL表达增加，Bax基因上调，Bcl-2下调[11]，促凋亡作用明显。

4 低氧

海拔4000m低氧促进睾丸组织凋亡蛋白DR5表达，抑制了抗凋亡蛋白c-FLIP，从而促进凋亡[12]。缺氧时，Bax 蛋白从胞质中易位到线粒体外膜上形成蛋白转运孔，导致线粒体膜间腔内Cyt-c和AIF释放，诱导凋亡[13]。

5 睾丸扭转及再灌注损伤

单侧睾丸扭转后及时手术复位固定仍有约50%的患者生育力受到影响， 36%～39%的患者出现低生育力，这与睾丸扭转复位后缺血-再灌流损伤时产生的氧自由基、局部中性粒细胞聚集和脂质过氧化物过多而引发的凋亡有关[14-16]。大鼠睾丸扭转复位后第6天生精细胞凋亡指数为对照组的6.6倍，睾丸局部NO生成异常可能是其原因之一[17]。另发现睾丸扭转后生殖细胞大量凋亡，Fas/FasLmRNA表达上调和Bax介导的Cyt-c释放可能是其重要环节[18]。Lysiak等[19] 亦证实单侧睾丸扭转所致生精细胞凋亡与caspase-9依赖的线粒体途径关系密切。可见多种凋亡因子参与了睾丸扭转所致的局部缺血缺氧及再灌注损伤诱发的睾丸生殖细胞凋亡。

6 药物

（1）可卡因对不同年龄段大鼠生精细胞凋亡均有影响，尤以青春发育期明显。可卡因引起T、LH和FSH 等水平改变，活性氧聚积，Fas表达上调，生精细胞凋亡增加[20]。（2）雷公滕抑制小鼠生精细胞中T型Ca2+电流而引发凋亡，使大鼠睾丸中Bax明显提高，促进凋亡[21]，其作用有剂量时间依赖性。（3）环磷酰胺促进生精细胞凋亡，对大鼠睾丸、附睾远期损害明显[22]。（4）硝普钠对生精细胞凋亡的调节可能是由NO介导的[23]。

研究药物诱导生殖细胞凋亡对全面了解药物的毒副作用及用药安全，为临床治疗提供参考具有重要意义。

7 常见化工原料

（1）丙烯腈是合成纤维，橡胶和树脂的重要单体，丙烯腈可诱导雄性小鼠生殖细胞凋亡[21-24]。（2）食品中丙烯酰胺致小鼠睾丸生殖细胞凋亡且随染毒剂量的增加有加剧趋势[25]。（3）CS2与人生活密切。CS2能够调控Bcl-2 家族相关蛋白的表达从而影响生殖细胞凋亡[26]。（4）氟广泛分布于自然界。氟可引起以二倍体细胞为主的GO/GI期细胞比例明显升高，C-fos蛋白表达增强，促进凋亡发生[27]。Huang研究指出氟可诱导小鼠睾丸细胞凋亡率升高，同时对GI期细胞具有阻滞作用[28]。

8 重金属

镍、铬[29]、铅[30]、砷[31]、锰[32]、镉[33]等均可诱导生精细胞发生凋亡。

9 毒物，农药及环境内内分泌干扰物

（1）硝基苯致小鼠睾丸生精细胞Bcl-2 mRNA表达降低，Bax mRNA明显升高，诱导生精细胞凋亡发生[34]，已被确定为睾丸毒物。（2）邻苯二甲酸酯可致睾丸萎缩，增加支持细胞的FasL水平，促进凋亡[35]。（3）氰戊菊酯通过影响Fas/FasL信号通路和线粒体信号通路，调控小鼠睾丸细胞凋亡[36]。（4）甲基汞具有神经毒性，主要侵犯中枢神经系统，其可诱导雄性小鼠生殖细胞凋亡[37]。（5）双酚A通过影响Fas/FasL系统和Bax/Bcl-2基因调控睾丸生殖细胞凋亡[38]。（6）乙烯菌核利 胚胎第8～14天给母体腹腔注射乙烯菌核利，引起F1—F3雄性子代青春期和成年后生精细胞凋亡增加和精子数量及活力降低[39]。

10 其他

肥胖[40]，长期恐惧应激 [41]，弓形虫腹腔感染 [42]，精索静脉曲张[43]均可引起睾丸生精细胞凋亡。

睾丸生殖细胞凋亡是一个多因素参与，多因子调控的过程，目前对影响睾丸生殖细胞凋亡的因素、相关调控因子及凋亡发生的机制还在不断的认识研究中，随着研究的不断推进，影响睾丸生殖细胞凋亡的一些新的理化因素将会发现，这将提供更多有价值的科学参考，有助于我们采取适当科学的防护措施，以预防和控制睾丸生殖细胞凋亡导致的不孕不育症的发生。

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（收稿日期：2015-10-09）