香烟烟雾对青春期雄性大鼠GnRH、IGF-1、LH、FSH及T的影响

黄云飞，张　静，田　薇，张　晨(新疆医科大学公共卫生学院，乌鲁木齐　830011)



香烟烟雾对青春期雄性大鼠GnRH、IGF-1、LH、FSH及T的影响

黄云飞，张静，田薇，张晨
(新疆医科大学公共卫生学院，乌鲁木齐830011)

摘要:目的研究香烟烟雾对青春期雄性大鼠下丘脑中促性腺激素释放激素(GnRH)、血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、促黄体激素(LH)、卵泡刺激素(FSH)、睾酮(T)的影响。方法选用5周龄SD大鼠80只，分为对照组与吸烟组，吸烟组采用呼吸道静式染毒，每天1次，每次2 h，连续8 w;实验第2周、第4周、第6周与第8周分别处死对照组与吸烟组大鼠各10只，放射免疫法测定血清中睾酮、黄体生成激素、卵泡刺激素及下丘脑促性腺激素释放激素，ELISA法测定血清中IGF-1含量。结果吸烟组大鼠血清中T、LH含量自第4周起明显低于对照组(P＜0．05);吸烟组大鼠血清T、LH含量随染毒时间延长明显下降(P＜0．05);对照组与吸烟组大鼠血清中FSH含量稳定，自第2周起吸烟组FSH含量明显低于对照组(P＜0．05);对照组与吸烟组大鼠下丘脑GnRH含量均随时间延长而升高，吸烟组与对照组比较差异无统计学意义(P＞0．05);大鼠血清中IGF-1含量随时间的延长而逐渐下降，吸烟组大鼠血清中IGF-1在第8周含量明显低于第2周、第4周与第6周(P＜0．05)，吸烟组第2周、第6周和第8周IGF-1均明显低于对照组(P＜0．05)。结论香烟烟雾是青春期雄性大鼠生殖系统发育的有害因素，对青春期雄性大鼠的下丘脑－垂体－睾丸轴产生明显的损害作用。

关键词:香烟烟雾;雄性大鼠;下丘脑－垂体－睾丸轴;激素

尽管近年来我国加强了禁烟工作，并出台了一系列禁烟措施，但效果依然不甚理想，目前吸烟人群低龄化趋势越来越明显［1］。青春期(Puberty)是生长发育的关键时期，是除婴儿期外生命中第二快的发育阶段。青春期非常重要的特征是性的发育，即性器官和性机能的迅速发育成熟。下丘脑－垂体－性腺轴系统(HPG)对青春期性发育起着决定性的作用。首先，下丘脑通过促性腺素释放激素的脉冲释放启动青春期性发育［2］;其次，下丘脑—垂体—睾丸轴及其所分泌的各种激素水平对青春期发育起着直接影响或控制的作用。本研究主要观察青春期大鼠下丘脑—垂体—睾丸轴相关激素，即下丘脑中促性腺激素释放激素(GnRH)、血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、卵泡刺激素(FSH)、促黄体激素(LH)、睾酮(T)在不同吸烟时间点的变化，探讨香烟烟雾对青春期雄性大鼠生殖功能发育的影响。

1　材料与方法

1．1动物及分组新疆医科大学实验动物中心提供SD雄性大鼠80只，5周龄左右，体质量为80～120 g。按体质量随机分为8组，每组10只，分别为第2周对照组、第4周对照组、第6周对照组和第8周对照组及第2周吸烟组、第4周吸烟组、第6周吸烟组和第8周吸烟组。

1．2动物模型制作及实验步骤吸烟组采用呼吸道静式染毒，香烟烟雾由真空泵抽入64 L的染毒柜中，香烟雾CO浓度约为8．9 mol/L，每日1次，每次持续2 h，连续8 w。对照组不采取任何干预措施。将雄性大鼠在适应性喂养1 w后，吸烟组按照设计开始染毒，每2周处死相应周数的大鼠，测定各项指标，直至实验结束。

1．3生物材料采集方法将大鼠麻醉后腹主动脉采血，静置15min，3 000 r/min离心15min，取血清，－80℃保存，待第8周实验动物采样后，测定LH、FSH、T及IGF-1。大鼠麻醉后分离双侧颈总动脉CCA，穿线备用。右侧CCA近心端用动脉夹夹闭，向头端方向插人静脉，用注射针头固定好针头，同时夹闭左侧CCA。剪开左下肢股动脉放血。先注射20 mL生理盐水灌注冲洗后，灌注4%多聚甲醛40 mL，直至流出的液体澄清，以动物四肢及唇鼻发白且全身僵硬为灌注成功。静置30 min后取脑用于测定GnRH。

1．4 GnRH、LH、FSH、T及IGF-1测定GnRH与T放射性免疫试剂盒购自北京北方生物技术研究所，LH与FSH放射性免疫试剂盒购自上海科苑生物工程技术中心。胰岛素样生长因子-1(IGF-1) ELISA试剂盒购自北京中杉金桥生物有限公司。

1．5统计学处理采用SPSS19．0统计软件包进行统计学分析处理，数据以均数±标准差(±s)表示，进行方差齐性检验，在方差齐性基础上，组间多样本均数比较采用F检验，两两比较采用LSD-t检验，检验水准α=0．05，双侧P＜0．05为差异有统计学意义。

2　结果

2．1香烟烟雾对大鼠体质量的影响自第4周起，吸烟组大鼠体质量明显低于对照组(P＜0．05)，见表1。

表1　香烟烟雾对大鼠体质量的影响?

2．2香烟烟雾对大鼠血清中睾酮(T)的影响对照组大鼠血清中睾酮含量随时间的延长逐渐增加，但差异无统计学意义(P＞0．05)。吸烟组大鼠血清中睾酮的含量随时间的延长而逐渐下降。染毒第4周开始，吸烟组大鼠血清中睾酮的含量明显低于对照组(P＜0．05)。染毒第8周差异更显著，见表2。

2．3香烟烟雾对大鼠血清中黄体生成激素(LH)含量的影响对照组大鼠血清中黄体生成素含量随着染毒时间的延长逐渐增高，第6周与第8周的LH含量明显高于第2周(P＜0．05)。吸烟组大鼠血清中LH含量随染毒时间的延长而下降。自第4周到第8周，吸烟组大鼠血清中LH的含量明显低于对照组(P＜0．05)，见表3。

表2　香烟烟雾对大鼠血清中睾酮(T)含量的影响?

注:与对照组比较，*P＜0．05，与第2周比较，▲P＜0．05。

2．4香烟烟雾对大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影响对照组与吸烟组大鼠血清中卵泡刺激素的含量在4个时间点的变化均不明显。从第2周到第8周，吸烟组FSH含量均明显低于对照组(P＜0．05)(表4)。

2．5香烟烟雾对大鼠血清中胰岛素样生长因子1 (IGF-1)含量的影响随着时间的延长，大鼠血清中胰岛素样生长因子-1含量逐渐下降。吸烟组大鼠第2周、第6周与第8周的IGF-1含量与对照组比较差异有统计学意义(P＜0．05)，并且随着时间的推移，差值越来越大(表5)。

表4　香烟烟雾对大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影响

表4　香烟烟雾对大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影响

注:与对照组比较，*P＜0．05。

组别　n　　第2周　　第4周　　第6周　　第8周对照组　10 3．19±0．35　3．58±0．71　3．91±0．50　3．45±0．64吸烟组　10 1．60±0．54*　1．70±0．41*　1．72±0．46*　1．75±0．52*

表5　香烟烟雾对大鼠血清中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)含量的改变?

2．6香烟烟雾对大鼠下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)含量的影响吸烟组大鼠第4周、第6周与第8周下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)含量低于对照组，但差异无统计学意义(P＞0．05)。从时间顺序上看，对照组与吸烟组大鼠下丘脑促性腺激素释放激素均随着时间的延长而逐渐增加，对照组第4周到第8周GnRH的含量均较第2周明显上升(P＜0．05)，而吸烟组大鼠第6周与第8周GnRH下丘脑促性腺激素释放激素的含量均高于第2周(P＜0．05)(表6)。

表6　香烟烟雾对大鼠下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)含量的影响

表6　香烟烟雾对大鼠下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)含量的影响

注:与第2周比较，▲P＜0．05。

组别　n　　第2周　　第4周　　第6周　　第8周对照组　10　35．63±3．83 41．81±2．73▲　46．32±3．20▲　47．81±1．94▲吸烟组　10　38．23±8．86 40．57±2．45　45．40±2．56▲　46．95±3．73▲

3　讨论

HPG轴呈现出激活→抑制→再激活的过程，即在胎儿后期及婴幼儿早期HPG轴暂时激活，随后在儿童期一直处于抑制状态，直至青春期时再次激活，在这个过程中GnRH扮演重要的角色，下丘脑释放GnRH是青春期启动的标志。本研究发现，对照组大鼠下丘脑的GnRH含量在时间轴上明显升高，吸烟组也呈现同样的变化，虽然吸烟染毒一定时间后大鼠下丘脑的GnRH含量低于对照组，但差异无统计学意义，表明吸烟对青春期大鼠下丘脑分泌促性腺激素释放激素的影响不大，并不能改变青春期HPG轴的启动。

GH主要有2个生理作用，第1个是促进生长，机体的生长发育受多种激素的调节，GH的调节十分关键，这不仅体现在分泌的数量上，也体现在分泌的阶段上;第2个生理作用为调节代谢，GH对物质代谢具有广泛作用。血清中IGF-1含量较为稳定，与GH在24 h内有良好的线性关系，因此可以用测定IGF-1与生长激素浓度的比值来间接地判断人生长激素在血浆中含量的变化。本研究发现吸烟可以导致青春期大鼠血清IGF-1水平的降低，并存在时间-剂量关系，即染毒时间越长，IGF-1血清含量越低，间接反映出吸烟对GH的影响也是非常明显的。其可能的原因是烟雾中的有害物质干扰了下丘脑生长抑素和生长激素释放激素对GH的调节;另一种可能是降低了血清中IGF-1的含量，导致对GH的反馈抑制。此外，SS/GHRH－GH－IGF-1的调控轴的形成了几乎影响所有组织的分化、增殖、代谢和其他功能的激素调节轴，因此本研究可以推测吸烟可能导致青春期大鼠性发育的滞后。

T、FSH、LH是调节雄性生殖功能的重要激素。本研究结果显示，正常青春期大鼠血清中T值随大鼠发育明显升高，吸烟组则明显下降，且时间越长，T值越低，提示随着吸烟时间的延长，大鼠睾酮的合成分泌受到了明显的抑制，这与余纳等［3］的研究结果相一致［3］，说明青春期大鼠血清T的变化与成年后的变化相似。吸烟对LH、FSH的影响，目前的研究结果并不一致，有研究发现正常男性吸烟者与非吸烟者相比，外周血睾酮、黄体生成素、卵泡刺激素水平无明显差异［4－5］。本研究结果与魏莎莉等［6］及尹崇高等［7］的研究结果一致，即吸烟对大鼠血清LH的影响表现在显著降低了LH、FSH的合成与分泌。

综上所述，本研究发现吸烟对于青春期大鼠下丘脑—垂体—睾丸轴的影响呈现出的规律是越接近

调控的末端影响越大。吸烟对下丘脑分泌GnRH的影响不明显，对大鼠青春期的启动没有干扰;对GH 与IGF-1的影响体现在青春期结束时，虽然在大鼠青春期发育期间吸烟组也呈现出血清含量的高水平，但明显延缓了体质量的增加;而调控的末端如T、FSH与LH则表现出明显的毒性作用，而且呈现出一定的时间-剂量关系。

参考文献:

［1］2008年中国控制吸烟报告．禁止烟草广告和促销，确保无烟青春好年华［J］．中国健康教育，2009，25(1):61-63．

［2］Styne DM．Physiology of Puberty［J］．Horm Res，1994，41:3-6．

［3］余纳，申旭波，郑懿，等．基于社区人群的吸烟与男性睾酮水平关系的初步研究［J］．环境与健康杂志，2015，32(8):684-687．

［4］Sofikitis N，Miyagawa I，Dimitriadis D，et al．Effects of smoking on testicular function，semen quality and sperm fertilizing capacity ［J］．JUrol，1995，154(3):1030-1034．

［5］徐计秀．香烟烟雾对雄性大鼠血清T、FSH、LH的影响［C］．中国性学会性医学专业委员会第七次全国性医学学术会议论文集，2011:207．

［6］魏莎莉，周生建，王瑶，等．吸烟对男性精液参数、精子功能及睾酮影响的研究［J］．中国男科学杂志，2000，14(4):237-239．

［7］尹崇高，李若葆，李洪利．被动吸烟下调大鼠卵泡刺激素、黄体生成素、促性腺激素释放激素及其受体的表达［J］．解剖学报，2010，47(5):714-718．

(本文编辑张巧莲)

Effects of cigarette smoke on GnRH，IGF-1，LH，FSH and Testosterone on pubertalmale rats

HUANG Yunfei，ZHANG Jing，TIANW ei，ZHANG Chen
(School of Public Health，Xinjiang Medical University，Urumqi830011，China)

Abstract:Objective To study effects of cigarette smoke on the gonadotropin-releasing hormone(GnRH)of hypothalamus，and luteinizing hormone(LH)，follicle stimulating hormone(FSH)，testosterone(T)，and insulin-like growth factor-1(IGF-1)in pubertalmale rat serum．M ethods 80 SD rats at the age of5 weekswere randomly divided into control group，and smoking groups，which was inhaled cigarette smoke for 2 h per day and continued for 8 weeks．By the end of the 2nd，4th，6th，8th week，10 malemice in the smoking group and the control group were respectively executed to observe GnRH in hypothalamus and LH，FSH and T in serum determined by radioimmunoassay kit，and IGF-1 in serum by ELISA．Results GnRH in either the control group or the smoking group increased with time going，but therewas no statistical significance between them(P＞0．05);T and LH in the smoking group were significantly lower than that in the control group after the 4th weeks(P＜0．05)，and they were reduced with the extension of exposed time(P＜0．05)．FSH was stable in the control group and the smoking group，and itwas distinctly lowered since the 2nd week in the smoking group than in the control group(P＜0．05);IGF-1 levels decreased with time going．IGF-1 in smoking group at the 2nd week，the 6th week and the 8th week was significantly lower than those in the control group(P＜0．05)，and at the 8th week itwas significantly lower than that at the 2nd week，the 4th week and the 6th week(P＜0．05)．Conclusion Cigarette smoke is the harmful factor inbook=363,ebook=113developing of pubertal rat reproductive system，and negatively affect on the Hypothalamic-pituitary-Testicular axis hormones．

Keywords:cigarette smoke;rubertalmale rats;hypothalamic-pituitary-testicular axis;hormone

收稿日期:2015-06-30

通信作者:张晨，男，教授，博士生导师，研究方向:生殖发育毒理，E-mail:zhangchendr@163．com。

作者简介:黄云飞(1977－)，男，博士，讲师，研究方向:生殖发育毒理。

基金项目:国家自然科学基金(81260433)

doi:10．3969/j．issn．1009-5551．2016．03．025

中图分类号:R-33;R114

文献标识码:A

文章编号:1009-5551(2016)03-0362-04