镉对大鼠的生殖毒性作用与黄芪的解毒功能及其机制研究

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背景介绍重金属污染是21世纪以来全世界范围内一个很严重的问题。总的来说,人类暴露于重金属污染环境中会诱发一系列的健康问题。研究发现蔬菜中的重金属镉会造成生殖毒性,但是其造成生殖毒性的机制以及如何预防或缓解这种毒性尚不清楚。研究表明镉会通过诱导氧化应激引起机体损伤,如会损害肝脏、肾脏、神经系统和其他组织。中药黄芪已经被证实可以调节和缓解氧化应激,减缓炎症等。但关于黄芪是否缓解镉引起的机体中毒还没有报道。因此,本论文以大鼠为模型研究了黄芪在镉引起生殖损伤中的作用。1.镉对大鼠睾丸结构的影响本实验为了选择镉的最佳的实验剂量,我们将成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为四组,每组6只,第一组为对照组(灌胃溶剂生理盐水),其余三组每天灌胃5、10和15mg/kg镉,连续17天。结果显示,10和15 mg/kg组的体重增加显著降低,而5mg/kg组的体重增加与对照组无显著差异。组织学结果显示,镉处理组大鼠睾丸存在主要结构畸形,睾丸白膜、睾丸间间隙和小管腔直径显著减少,上皮高度和生精小管直径增加。单细胞凝胶电泳显示在镉处理组中,精子的总长度和头部长度出现了显著变化,表明精子出现DNA受损,但与对照组相比,镉处理组的总精子数没有显著变化。总的来说,不同浓度的镉处理组都对睾丸产生了严重的组织学和DNA损伤,但在15 mg/kg组中,一些动物在第一次试验中死亡,5 mg/kg组虽然会引起了睾丸结构发生一些变化,但动物体重或每日精子产量没有变化。因此,选择10 mg/kg/天剂量作为后续实验的处理剂量。2.黄芪对镉致大鼠卵巢损伤的保护作用在该部分,本实验对雌性大鼠进行镉和黄芪联合治疗,进一步研究镉诱导的毒性是否可以被减轻。因此,我们将雌性Sprague-Dawley随机分为8组,每组7只,第一组作为对照组(灌胃生理盐水),第二组灌胃镉(10mg/kg/天),三组给予不同剂量的黄芪(10、20和50 mg/kg/天),其余三组分别服用不同剂量的黄芪(10、20和50 mg/kg/天)和Cd(10 mg/kg/天)。结果表明镉和黄芪对体重体尺测量参数没有影响,但镉处理对动物的发情周期有严重损害。同时,镉处理会延长发情周期的某些阶段,而且周期性也受到破坏,表现为发情周期不连续,而黄芪则恢复了发情周期性,但整个周期有所延长。这也可以在卵巢的组织病理学检查中观察到,50 mg/kg黄芪组有更多数量的黄体。镉处理的动物卵巢髓质中有较多的血管,而黄芪可部分缓解这种情况。在类固醇合成通路中,黄芪显著增加Star基因的表达,降低PKA基因的表达。Cyp17a1和Cyp19a1基因对黄芪表现出剂量依赖性变异,它们的表达在黄芪高、低剂量组降低,而在黄芪中剂量组升高,重金属镉处理组的Cyp17a1表达显著降低,而Cyp19a1则不受影响。基于这些结果,我们得出结论,镉可以对大鼠生殖器官结构形态和发情周期造成损害,黄芪可减轻这种损害结论本研究的结果表明,镉对大鼠会造成生殖毒性,损伤随着镉的浓度增加而增加。在雄性大鼠中,镉导致睾丸组织损伤和精子DNA损伤。在雌性大鼠中,镉会造成卵巢组织学变化,扰乱发情周期。虽然抑制素、雌二醇和孕酮的浓度未受影响,但镉显著改变了类固醇生成相关基因的相对表达量。同时该研究发现,黄芪可以缓解镉的毒性。
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