被動吸煙對雄性大鼠精子質量的影響*

童 寅 嚴建平 洪劍英 吳志平 石家齊 谷 江 方 藝

1. 玉山縣人民醫院（江西上饒 334700）

2. 貴陽醫學院附屬醫院泌尿外科

被動吸煙對雄性大鼠精子質量的影響*

童 寅1嚴建平1洪劍英1吳志平2**石家齊2谷 江2方 藝2

1. 玉山縣人民醫院（江西上饒 334700）

2. 貴陽醫學院附屬醫院泌尿外科

目的 探討被動吸煙對雄性大鼠精子質量的影響。方法 將40只8周齡的雄性SD大鼠隨機分成4組，分別為對照組、輕度、中度、重度吸煙組，8周后成功建立大鼠被動吸煙毒性模型，頸椎脫臼處死大鼠，立即取出附睪組織，制成均漿后測定精子密度、精子存活率、精子活動率、精子畸形率。結果 實驗結果表明，三個被動吸煙實驗組大鼠的精子密度、精子存活率、精子活動率、精子畸形率與對照組比較差異有統計學意義（P＜0.05）。結論 雄性大鼠的精子密度、精子存活率、精子活動率隨著吸煙量的增大而減少，精子畸形率隨著吸煙量的增大而增加。

煙草煙污染； 大鼠； 精子計數； 精子能動性

吸煙的危害已逐漸被公眾所認識，在許多國家已被列為嚴重的公共衛生問題，吸煙對男性患者的生殖功能及性激素的分泌都有重大的影響，從而可導致男性不育。1992年Carlsen等報道1938年至1990間全球男性精子密度平均每年下降1%，2000年Swan研究發現1934年至1996年間美國、歐洲及澳大利亞男性精子密度也逐年明顯下降，其中美國每年下降1.5%，歐洲及澳大利亞每年下降3%，高于Carlsen報道的數據［1，2］，推測導致精子數量的下降與環境、職業、生活習慣等因素密切相關，吸煙的影響尤為重要，香煙大約含有4 700多種化合物，3 000多種已經得到確認，其中許多物質已證明對雄性生殖功能有損害［3］。

材料與方法

一、實驗動物及分組

選用8周齡清潔級健康雄性SD大鼠40只（貴陽醫學院動物實驗室提供），體重160～190g，實驗前在實驗室適應性飼養3d后隨機分成4組，對照組（A組）10只；輕度煙草煙霧組（B組）10只；中度煙草煙霧組（C組）10只；重度煙草煙霧組（D組）10只；除染毒不同外，均自由飲水，飼料喂養，飼養地為貴陽醫學院動物實驗室。動物房溫度、濕度分別維持在20～25℃、60%～70%左右，實驗室保持通風。

二、染毒方式

除A組外，每天將B、C、D組分別放入置在實驗室外通風處自制染毒柜內，染毒柜大小為72cm×70cm×48cm，染毒柜的兩個相對的側面頂部各留10cm×20cm的對流通風口。染毒柜內分別點燃4支、8支、12支某品牌香煙，每天兩次，每次留置30～40min，染毒后重新置入實驗室與A組在同等光照、室內溫度、濕度條件下飲水、飼料喂養，8周后模型建立。

三、實驗方法及檢測指標

（一）標本采集

頸椎脫臼處死大鼠，立即取大鼠附睪組織置于37℃預溫的2mL生理鹽水，用眼科剪將組織充分剪碎并用吸管吹打，四層擦鏡紙過濾后，放37℃恒溫水浴箱備用。

（二）檢測指標及方法

取附睪組織過濾液，加入精子稀釋液中搖勻后，按照《世界衛生組織人類精液檢查與處理實驗室手冊》（第五版）的方法進行精液分析，檢測精子密度、精子活動率、精子存活率、精子形態等指標。

四、統計學處理

結 果

一、吸煙對精子密度、存活率和活動率的影響

吸煙組大鼠精子密度、精子存活率、精子活動率均低于對照組，各吸煙組大鼠精子畸形率均高于正常對照組，與對照組相比較差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 各組大鼠精子密度、精子存活率、精子活動率、精子畸形率比較（s）

表1 各組大鼠精子密度、精子存活率、精子活動率、精子畸形率比較（s）

注: 與正常對照組相比， *為P＜0.05 與正常對照組相比， **為P＜0.01

分組 n 精子密度（×106/mL） 精子畸形率 精子存活率 精子活動率對照組 10 3.35±0.45 5.35±1.54 60.3±5.56 54.9±12.71輕度吸煙組 10 2.80±0.39* 9.95±1.74** 40.1±9.61** 42.5±9.29*中度吸煙組 10 2.69±0.41* 11.2±1.55** 31.5±6.95** 29.0±8.70**重度吸煙組 10 2.06±0.37** 19.75±1.86** 21.5±7.14** 19.2±6.91**

二、吸煙對精子形態的影響

精子由頭（和頸）部、尾部（中段、主段、末段）組成，根據WHO《人類精液檢查與處理實驗手冊》中異常精子形態學分類，本實驗中頭部畸形主要為雙頭、錐形頭；頂體過小；尾部畸形表現為無尾、斷尾、多尾、尾部卷曲［4］（見圖1）。

各組大鼠精子畸形構成比如表2所示。

討 論

眾多研究資料表明，由于環境因素及生活習慣等原因，人類的生殖功能在逐步退化，統計發現已婚夫婦約15%不育，而其中因為男性的原因導致不育的占50%，近年來對男性不育的相關研究也成為熱門，為國內外大量學者所關注。Polsky［5］對加拿大男性不育的病例進行流行病學調查，認為吸煙是導致男性不育的危險因素。吸煙對多種器官功能造成損害，對男性生殖功能的危害已得到證實。本實驗建立大鼠被動吸煙毒性模型，證實被動吸煙對雄性大鼠睪丸生精功能的影響，進一步揭示吸煙與男性生育障礙的關系。

圖1 精子畸形（EX400倍）A: 錐狀頭； B: 雙頭畸形； C: 雙尾畸形； D: 頂體過小； E: 尾部卷曲； F: 無尾畸形

表2 各組精子畸形構成比

吸煙分主動吸煙及被動吸煙，煙霧也分主流煙霧與側流煙霧，吸煙者吸進的是主流煙霧，而直接彌散的煙霧為側流煙霧，被動吸煙者吸進的是側流煙霧，側流煙霧中焦油、一氧化碳、尼古丁的含量明顯高于主流煙霧，因此有理由認為被動吸煙的危害大于主動吸煙［6，7］。毒理學研究表明香煙煙霧是誘變劑和致癌劑的重要來源，香煙煙霧中的誘變物質，可以透過血-睪屏障并對精子的發育造成影響［8］。 國內農謙等［9］研究表明吸煙后睪丸氧化應激反應增強，細胞抗氧化能力下降，導致睪丸生精上皮細胞的氧化應激損傷，影響大鼠精子生長及成熟。香煙煙霧可使組織內氧自由基明顯增多，直接引起體內脂質過氧化反應增強，同時使抗氧化酶不能起到保護作用，最終導致睪丸和附睪組織出現損傷。氧自由基的增多也引起精子膜脂質中的不飽和脂肪酸發生脂質過氧化反應，導致精子活力下降或死亡［10］。趙陽等［11］研究發現吸煙可使大鼠精漿果糖、鋅水平均明顯下降。吸煙影響精子運動活力可能與精漿內果糖含量下降有關， Gonzales［12］認為精漿果糖為精子提供能量，精漿果糖濃度下降勢必影響精子運動。精囊腺的功能與精液凝固、精子活動力、精子染色質的穩定密切相關，而精漿果糖是衡量精囊腺功能的主要指標，鋅是機體必需的一種微量元素，對雄性生殖功能作用重大。鋅參與精子的生成、成熟和獲能過程，有利于受精，鋅對精子頭尾連接也起著重要作用［13］。Chia等［14］對107例男性不育者及103例正常男性的血鋅濃度、精漿鋅濃度、精子參數檢測比較發現，精漿鋅濃度與精子密度、活力和活率有正相關關系。以上證據表明吸煙對精子密度、運動活力、存活率存在負面影響。

香煙煙霧中含有大量的有毒物質，且多種有毒物質被證實有致癌及誘發DNA鏈斷裂的作用，這毒性物質即可導致體細胞的遺傳物質的損傷，也可破壞血-睪屏障影響精子生成和發育，潘華等［15］在被動吸煙對Wistar大鼠的遺傳毒性作用的研究中發現被動吸煙組大鼠精子畸形率明顯高于對照組，在對大鼠精子畸形構成比的進一步分析中發現，精子尾部畸形的發生率隨吸煙劑量的增高而上升。本實驗結果也提示隨吸煙劑量的增高，精子尾部畸形率上升明顯。在香煙煙霧對精子致畸機理的探索中人們發現除與香煙煙霧中致癌物質、誘變劑外，還與鎘離子的作用密切相關，每支香煙含1～2μg的鎘，其中70%的鎘被主動吸煙及被動吸煙者吸入體內［16］，煙草煙霧中的鎘可使吸煙者精子密度下降［17］，同時也是精子致畸的的重要原因。Au等［18］發現鎘可導致精子尾部變形，線粒體中段缺陷，精子形態學上的改變也進一步影響著精子運動能力。

吸煙對雄性的生殖毒性作用已被大量實驗證實，吸煙可損傷大鼠睪丸生精上皮、間質細胞和支持細胞，同時伴有睪酮和促黃體生成素水平的下降，延緩生精細胞增殖［19］，影響精子生長、成熟。臨床流行病學調查也發現，吸煙與男性生殖功能障礙有一定的相關性。本實驗的研究結果與以往研究結果一致，但被動吸煙對睪丸生精功能的影響機制尚不清楚，煙草煙霧中毒性物質數量、種類繁多，加上煙草種植、制作模式不同，其所含毒素也不盡相同，何種毒素造成何種影響，以及各種毒素間是否有協同作用都不十分清楚，有待進一步深入研究，本實驗不僅證實吸煙損害雄性生殖功能，還發現這種損害與吸煙量存在量效關系，這些實驗結果或許可以提高人們對吸煙危害的認識，保障人類生殖健康。

1 Carlsen E， Giwercman A， eidiing N， et al. Evidence for decreasing quality of semen during past 50 years. BMJ 1992； 5（1）: 609-613

2 Swan SH， Elkin EP， Fenster L. The question of declining sperm density revisited an analysis of 101 studies published 1934～1996. Environ Health Perspect 2000；108（10）: 961-966

3 徐慶陽， 彭弋峰. 吸煙對男性生殖系統的影響. 生殖醫學雜志 2005； 14（5）: 318-320

4 谷翊群， 陳振文， 盧文洪， 等譯. WHO人類精液檢查與處理實驗室手冊. 北京: 人民衛生出版社， 2011； 2: 53-87

5 Polsky JY， Aronson KJ， Heaton JP， et al. Smoking and other lifestyle factors in relation to erectile dysfunction. BJU Int 2005； 96（9）: 1355-1359

6 楊杰， 楊慧， 石艷， 等. 孕婦被動吸煙對新生兒體重及免疫功能的影響. 白求恩醫科大學學報 2001； 27（1）: 71-72

7 張永芳， 樸敬愛， 張迪， 等. 被動吸煙對小白鼠睪丸形態學上的影響. 生物學雜志 2009； 26（6）: 51-52， 55

8 李義平， 王平， 王亞文. 香煙主流煙霧與側流煙霧對小鼠致突變作用的研究.中國公共衛生 2001； 17（8）: 707-708

9 農謙， 吳天鵬， 歐陽海. 香煙煙霧致睪丸氧化應激損傷與iNOS表達的關系. 武漢大學學報·醫學版2008； 29（3）: 312-314

10 徐慶陽， 祝茹， 彭弋峰， 等. 被動吸煙對大鼠睪丸和附睪抗氧化能力及生精功能的影響. 環境與健康雜志2008； 25（12）: 1059-1062

11 趙陽， 徐計秀， 徐寧. 香煙煙霧對雄性大鼠精漿果糖， 鋅的影響. 中國醫療前沿 2011； 6（6）: 41-42

12 Gonzales GF. Function of seminal vesicles and their role on male fertility. Asian J Androl 2001； 3（4）: 251-258

13 胡春秀， 尹利榮， 李成文. 育之緣片補充鋅和硒對男性不育患者精液質量的影響. 中國男科學雜志 2014；28（4）: 63-68

14 Chia SE， Ong CN， Chua LH， et a1. Comparison of zinc concentrations in blood and seminal plasma and the various sperm parameters between fertile and infertile men. J Androl 2000； 21（1）: 53-57

15 潘華， 楊麗萍， 楊萍. 被動吸煙對Wistar大鼠的遺傳毒性作用. 上海動物科學 2003； 23（3）: 168-170

16 Chia SE， Xu B， Ong CN， et al. Effect of cadmium and cigarette smoking on human semen quality. Int J Fertil Menopausal Stud 1994； 39（5）: 292-298

17 Kalcher K， Kern W， Pietsch R. Cadmium and lead in the smoke of a fi lter cigarette. Sci Total Environ 1993； 128（1）: 21-35

18 Au DW， Reunov AA， Wu RS. Reproductive impairment of sea urchin upon chronic exposure to cadmium. Part II: Effects on sperm development. Environ Pollut 2001；111（1）: 11-20

19 張誠， 梁超， 張大明， 等. 吸煙對大鼠生精細胞發育影響的研究. 中華男科學雜志 2009； 15（11）: 1007-1013

（2014-01-28收稿）

Effects of passive smoking on the quality of zoospermia of male mice*

Tong Yin1， Yan Jianping1， Hong Jianying1， Wu Zhiping2**， Shi Jiaqi2， Gu Jiang2， Fang Yi2
1. People's Hospital of Yushan， Shangrao 334700， Jiangxi， China
2. Department of urology ，Hospital Affi liated to Guiyang Medical College
Corresponding author: Wu Zhiping， E-mail: gzwzp@foxmail.com

Objective To investigate the effcets of passive smoking on the quality of zoospermia of male mice. Methods Forty 8-week-old male SD mice were randomly divided into four groups such as the control group， mildsmoking group， moderate-smoking group， heavy smoking group. After eight weeks ，we successfully established mice model with passive smoking toxicity. All mice were sacrificed by cervical dislocation and their the epididymis were collected immediately and made into homogenate for analysis of sperm concentration， sperm viability， sperm motility， and sperm aberration rate. Results Sperm concentration， sperm viability， sperm motility， and the number of deformed spermatozoa in each smoking group were signifi cant difference as compared with that in the control group （P＜0.05）. Conclusion Smoking signifi cantly affects reproductive function of male mice. The sperm concentration， sperm viability， sperm motility of male mice decreases with the increase of the amount of smoking， whereas sperm aberration rate increases with the increase of the amount of smoking.

tobacco smoke pollution； rats； sperm count； sperm motility

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.11.005

R 698.2

資助: 貴州省教育廳自然科學研究項目基金資助（編號黔教科20090140）

**通訊作者， E-mail: gzwzp@foxmail.com