作業(yè)有機(jī)磷農(nóng)藥的雄性生殖毒性

有機(jī)磷農(nóng)藥的雄性生殖毒性摘要:有機(jī)磷農(nóng)藥(OPPs)的廣泛使用給環(huán)境和人類健康帶來了嚴(yán)重威脅，長期接觸OPPs可造成生殖毒性。本文擬從動物實驗和人群研究兩方面對有機(jī)磷農(nóng)藥生殖毒性及其可能機(jī)制作一簡要介紹。關(guān)鍵詞:有機(jī)磷農(nóng)藥;生殖毒性;雄性MalereproductivetoxicityinducedbyorganophosphoruspesticidesAbstract:Widespreaduseoforganophosphatepesticides(OPPs)hasproducedaseriousthreattoenvironmentandhumanhealth,additionally,thelong-termexposurecanalsocausereproductivetoxicity.ThispaperwillmakeabriefintroductiononthemalereproductiontoxicityofOPPsaccordingtoresultsofanimalexperimentsandepidemiologicalinvestigation．Keywords:organophosphatepesticides(OPPs);reproductivetoxicity;male有機(jī)磷農(nóng)藥(organophosphatepesticides，OPPs)大多為磷酸酯類或硫代磷酸酯類化合物，具有高效、廣譜、低殘留等特點［1］，廣泛應(yīng)用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，隨著使用量不斷增加，其在環(huán)境和食物中的殘留現(xiàn)象已較為普遍。有機(jī)磷農(nóng)藥種類繁多，大多屬劇毒或高毒類農(nóng)藥，長期接觸可造成有機(jī)磷農(nóng)藥中毒［2］。本文擬從動物實驗研究和人群研究兩方面就有機(jī)磷農(nóng)藥對生殖系統(tǒng)毒性的研究現(xiàn)狀作一綜述。1動物實驗研究1.1對精子及睪丸的毒性作用及機(jī)制睪丸是生成精子和雄性激素的主要部位，也是環(huán)境性化合物最重要的潛在靶點;精子數(shù)量、精子活力和精子形態(tài)是檢測各種理化因子對生殖細(xì)胞影響的重要指標(biāo)，也是研究農(nóng)藥雄性生殖毒性的常用指標(biāo)［3］。長期低劑量接觸農(nóng)藥會影響生精細(xì)胞的增殖分裂，降低精子數(shù)量和精子活力，同時會引起生殖系統(tǒng)組織病理學(xué)和細(xì)胞病理學(xué)改變［4］。Dirican［5］等分別以1.6mg/kg敵敵畏、200mg/kg維生素、1.6mg/kg敵敵畏和200mg/kg維生素混合液體對雄性大鼠連續(xù)灌胃染毒7周，結(jié)果顯示，與對照組相比，敵敵畏處理組和敵敵畏-維生素處理組均出現(xiàn)精子活力降低、精子畸形率上升，生精小管出現(xiàn)病理變化，造成曲細(xì)精管和間質(zhì)組織明顯壞死和水腫;此外，亞急性敵敵畏暴露可導(dǎo)致細(xì)胞線粒體空泡和腫大，增加溶酶體結(jié)構(gòu)，誘發(fā)氧化應(yīng)激，進(jìn)而損害生精細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞，降低精子數(shù)量;而血清睪酮水平的降低和曲細(xì)精管的破壞亦同時造成精子活力降低。焦利飛［6］以1mg/kg、5mg/kg、10mg/kg毒死蜱對大鼠連續(xù)染毒16周，結(jié)果顯示，染毒組大鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡增加，凋亡調(diào)控蛋白bax、bcl-2(bax/bcl-2)，以及Fas、Fasl和caspase-3表達(dá)均顯著升高，提示毒死蜱誘發(fā)雄性大鼠生殖毒性的機(jī)制之一是誘發(fā)生殖細(xì)胞凋亡，影響生精過程的動態(tài)平衡。Uzun［7］等研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥對精子的氧化損傷會抑制線粒體酶活性、破壞精子微管結(jié)構(gòu)，致使精子活率降低，其氧化損傷程度可通過測量脂質(zhì)過氧化物的分解產(chǎn)物來評估［8］。有機(jī)磷農(nóng)藥還通過破壞精子染色體結(jié)構(gòu)進(jìn)而對生殖細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用。有研究報道，有機(jī)磷農(nóng)藥可通過氧化應(yīng)激造成人和動物DNA損傷，產(chǎn)生細(xì)胞毒性［9］。Lu［10］等探討甲胺磷、馬拉硫磷等有機(jī)磷農(nóng)藥在5～80mg/L內(nèi)產(chǎn)生的細(xì)胞毒性和DNA損傷程度，結(jié)果顯示，馬拉硫磷可促進(jìn)精子細(xì)胞內(nèi)活性氧和丙二醛積累，抑制抗氧化酶活性，其機(jī)制是氧化應(yīng)激過程中氧自由基生成可造成DNA堿基破損或鏈斷裂，進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞毒性。Nwani［11］等研究發(fā)現(xiàn)，草甘膦可損傷魚精子DNA結(jié)構(gòu)，且損傷程度與草甘膦暴露時間和暴露濃度成正比。作者認(rèn)為其機(jī)制是草甘膦及其代謝物通過抑制DNA修復(fù)酶引起DNA單鍵及雙鍵斷裂。有機(jī)磷農(nóng)藥對雄性生殖器官的毒性及作用機(jī)制主要有:(1)降低睪丸及附屬器官重量。Akhtar［12］等以3mg/kg、6mg/kg、9mg/kg毒死蜱對雄性大鼠連續(xù)染毒90d后發(fā)現(xiàn)，染毒組大鼠睪丸及附睪重量減輕，作者推斷其重量減輕是由于毒死蜱降低了雄激素分泌水平，減少了睪丸和睪丸糖原的唾液酸含量，誘發(fā)睪丸損傷。(2)生精上皮細(xì)胞、曲細(xì)精管脫落壞死。Cabaj［13］研究發(fā)現(xiàn)二嗪磷染毒36h后可導(dǎo)致生精上皮空泡形成，造成上皮細(xì)胞壞死、脫落至管腔。Fattahi［14］等通過組織病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，二嗪磷30mg/kg連續(xù)染毒30d可導(dǎo)致曲細(xì)精管發(fā)生退行性改變。作者認(rèn)為，二嗪磷可使睪丸間質(zhì)細(xì)和支持細(xì)胞破損，損傷曲細(xì)精管。(3)間質(zhì)水腫、缺血。Jorsaraei［15］研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥穿過血睪屏障致使間質(zhì)細(xì)胞間質(zhì)增大，致使間質(zhì)水腫、缺血及精組織壞死。1.2對雄性內(nèi)分泌和生育能力的影響及機(jī)制臨床和流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷農(nóng)藥可影響雄激素分泌，導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂［16］。Aguilar-Garduo［17］等研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥可降低血清睪酮水平，同時導(dǎo)致促卵泡生成激素(FSH)、促黃體生成素(LH)含量降低。睪酮是促進(jìn)精子發(fā)生、維持雄性特征、提高生育能力的重要因素，睪酮分泌主要受促性腺激素釋放素(GnＲH)調(diào)節(jié)。睪酮水平降低的可能機(jī)制是(1)睪丸損傷導(dǎo)致繼發(fā)性激素紊亂，使GnＲH分泌減少和垂體對GnＲH反應(yīng)降低，抑制睪酮合成;(2)抑制睪丸間質(zhì)細(xì)胞和支持細(xì)胞的分裂和成熟，影響睪酮合成;(3)通過調(diào)節(jié)睪酮合成相關(guān)蛋白及關(guān)鍵酶的表達(dá)而調(diào)節(jié)睪丸中激素水平;(4)有機(jī)磷農(nóng)藥引起氧化損傷，產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物，阻礙甾類激素的合成進(jìn)而降低血清睪酮水平［18，19］。同時睪酮刺激素可產(chǎn)生抑制素B，睪丸激素水平的下降會導(dǎo)致抑制素B分泌減少，進(jìn)而降低FSH、LH水平［20］。Adamkoviová［21］研究發(fā)現(xiàn)，毒死蜱作為睪丸毒物會干擾雄性繁殖，暴露于毒死蜱會增加人和動物生育能力紊亂的風(fēng)險。ElMazoudy［22］等使用二嗪磷對大鼠連續(xù)28d染毒后發(fā)現(xiàn)，高、中劑量組與對照組相比，交配指數(shù)、生育指標(biāo)明顯降低。作者認(rèn)為二嗪磷對妊娠結(jié)局的雄性介導(dǎo)效應(yīng)不應(yīng)直接歸因于睪丸毒性，而應(yīng)歸因于精子DNA損傷和染色質(zhì)破壞。精子DNA損傷與精子濃度、精子形態(tài)和精子活力水平降低顯著相關(guān)。1.3對睪丸標(biāo)志酶的影響及機(jī)制睪丸是精子生長和發(fā)育的主要場所，睪丸內(nèi)微環(huán)境對精子發(fā)生起著至關(guān)重要的作用。精子發(fā)生是一個復(fù)雜的過程，需要經(jīng)歷細(xì)胞增殖、精母細(xì)胞成熟和精子的形成。乳酸脫氫酶(LDH)主要位于生精小管內(nèi)，參與能量代謝及生精上皮成熟。Sai［23］觀察暴露于5.4mg/kg和12.8mg/kg毒死蜱中，雄性大鼠睪丸標(biāo)志酶LDH活力呈遞增趨勢。LDH活力與生精上皮的成熟度密切相關(guān)。作者認(rèn)為，毒死蜱損壞成熟的生精上皮，進(jìn)而刺激生精上皮的再發(fā)展，這可能是LDH活力增加的原因。γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(γ-GT)是睪丸支持細(xì)胞的特異性標(biāo)志酶，其活性變化與支持細(xì)胞功能緊密相關(guān)。李曉鳳［24］等通過對妊娠期氰戊菊酯暴露雄性仔鼠生殖系統(tǒng)的觀察發(fā)現(xiàn)，高劑量組雄性仔鼠γ-GT活性明顯下降，其機(jī)制可能是通過干擾細(xì)胞膜表面離子通道，降低膜脂質(zhì)流動性，抑制Ca2+-ATP酶，干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)。2人群研究有研究發(fā)現(xiàn)，短期和長期暴露有機(jī)磷農(nóng)藥會導(dǎo)致內(nèi)分泌水平改變，胎兒發(fā)育畸形，造成生殖功能障礙，引發(fā)癌癥［25］。一些研究已經(jīng)證實接觸有機(jī)磷殺蟲劑會改變精液質(zhì)量，增加精子畸形率，從而直接或間接地影響生育能力［26］。Miranda-Contreras［27］報告，有機(jī)磷農(nóng)藥慢性職業(yè)暴露可損害委內(nèi)瑞拉男性工人生殖功能，破壞精子染色質(zhì)，增加DNA碎片指數(shù)，降低精子質(zhì)量和性激素分泌水平，導(dǎo)致不良生殖健康結(jié)局產(chǎn)生。還有研究顯示，精子質(zhì)量具有季節(jié)依賴性，在農(nóng)藥噴灑較多的季節(jié)精子質(zhì)量明顯下降，反之精子質(zhì)量提高。有機(jī)磷農(nóng)藥作為內(nèi)分泌干擾物之一，還會增加男性患隱睪、尿道下裂、睪丸癌的機(jī)率，造成男性生殖發(fā)育障礙［28］。3結(jié)語綜上所述，有機(jī)磷農(nóng)藥對雄性生殖毒性的影響主要表現(xiàn)在對生殖細(xì)胞及生殖器官的影響，對內(nèi)分泌和生殖能力的影響，對睪丸標(biāo)志酶活力的影響。其作用機(jī)制主要是氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化、干擾激素水平、DNA和染色質(zhì)損傷、酶抑制。目前關(guān)于有機(jī)磷農(nóng)藥的雄性生殖系統(tǒng)毒理學(xué)研究大多側(cè)重于動物實驗研究，人群研究偏少。有機(jī)磷農(nóng)藥在體內(nèi)組織器官轉(zhuǎn)化分布和種屬間生殖功能的差異會使動物實驗和人群研究之間存在較大誤差，需在動物實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)人群研究，尋找有機(jī)磷農(nóng)藥對雄性生殖毒性的早期特異性生物標(biāo)記物及其相應(yīng)的檢測方法十分迫切。參考文獻(xiàn)［1］DordeviM,SazdanoviP,DordeviG,etal.Morbidityinnewbornsexposedtoorganophosphoruspesticides[J].MedicinskiPregled,2010,63(5-6):414-417.［2］龔春雨,胡渝華,李虹.有機(jī)磷農(nóng)藥的生殖發(fā)育毒性研究［J］.華西醫(yī)學(xué),2009,24(4):1049-1051.［3］劉衍忠,李蘭波,李相鑫,等.毒死蜱對大鼠生精功能和睪丸組織酶活力的影響［J］環(huán)境與健康雜志,2011,28(4):311-313．［4］Blanco-MuozJ,MoralesMM,LacasaaM,etal.ExposuretoorganophosphatepesticidesandmalehormoneprofileinfloriculturistofthestateofMorelos，Mexico［J］.Humanreproduction,2010,25(7):1787-1795．［5］DiricanEK,KalenderY.Dichlorvos-inducedtesticulartoxicityinmaleratsandtheprotectiveroleofvitaminsCandE［J］.ExperimentalandToxicologicPathology,2012,64(7):821-830．［6］焦利飛,有機(jī)磷農(nóng)藥毒死蜱低劑量重復(fù)染毒致雄性大鼠生殖毒性及其作用機(jī)制研究［D］.中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院,2011.［7］UzunFG,KalenderS,DurakD,etal,Malathion-inducedtesticulartoxicityinmaleratsandtheprotectiveeffectofvitaminsCandE［J］.FoodandChemicalToxicology,2009,47(8):1903-1908.［8］SlotkinTA,SeidlerFJ.Oxidativestressfromdiversedevelopmentalneurotoxicants:antioxidantsprotectagainstlipidperoxidationwithoutpreventingcellloss［J］.NeurotoxicologyandTeratology,2010,32(2):124-131.［9］GuilhermeS,SantosMA,BarrosoC,etal.Differentialgenotoxicityofroundupformulationanditsconstituentsinbloodcellsoffish(Anguilla):considerationsonchemicalinteractionsandDNAdamagingmechanisms［J］.Ecotoxicology，2012，21(5):1381-1390.［10］LuXT,MaY,WangC,etal.CytotoxicityandDNAdamageoffiveorganophosphoruspesticidesmediatedbyoxidativestressinPC12cellsandprotectionbyvitaminE［J］.JournalofEnvironmentalScienceandHealth,PartB,2012,47(5):445-454．［11］NwaniCD,NagpureNS,KumarR,etal.DNAdamageandoxi-dativestressmodulatoryeffectsofglyphosate-basedherbicideinfreshwaterfish，Channapunctatus［J］.EnvironmentalToxicologyandPharmacology,2013,36(2):539-547.［12］AkhtarN,SrivastavaMK,RaizadaRB.Assessmentofchlorpyrifostoxicityoncertainorgansinrat,Rattusnorvegicus［J］.JournalofEnvironmentalBiology,2009,30(6):1047-1053.［13］CabajM,TomanR,AdamkoviováM,etal.Structuralchangesintherattestiscausedbydiazinonandselenium［J］.Potravinarstvo,2010,4(2):8-16.［14］FattahiE,ParivarK,JorsaraeiSGA,etal.Theeffectsofdiazinonontestosterone，F(xiàn)SHandLHlevelsandtesticulartissueinmice［J］.IranianJournalofReproductiveMedicine,2009,7(2):59-64.［15］JorsaraeiA,GholamS,FiroozjaeeA,etal.Histopathologicaleffectsofsingledosetreatmentofdiazinonontestesstructureinrat［J］.YakhtehMedicalJournal,2010，12(1):39-42．［16］SchilmannA,LacasaaM,Blanco-MuozJ,etal.Identifyingpesticideusepatternsamongflowergrowerstoassessoccupationalexposuretomixtures［J］.OccupationalandEnvironmentalMedicine,2010,67(5):323-329.［17］Aguilar-GarduoC,LacasaaM,Blanco-MunozJ,etal.Changesinmalehormoneprofileafteroccupationalorganophosphateexposure．Alongitudinalstudy［J］.Toxicology,2013,307:55-65.［18］BarrDB,WongLY,BravoR,etal.Urinaryconcentrationsofdialkylphosphatemetabolitesoforganophosphoruspesticides:Nationalhealthandnutritionexaminationsurvey1999-2004［J］.InternationalJournalofEnvironmentalResearchandPublicHealth,2011,8(8):3063-3098.［19］KavvalakisMP,TsatsakisAM.Theatlasofdialkylphosphates，assessmentofcumulativehumanorganophosphoruspesticides'exposure［J］ForensicScienceInternational,2012,218(1):111-122.［20］Blanco-MuozJ,MoralesMM,LacasaaM,etal.ExposuretoorganophosphatepesticidesandmalehormoneprofileinfloriculturistofthestateofMorelos,Mexico［J］HumanReproduction,2010,25(7):1787-1795.［21］AdamkoviováM,TomanR,CabajM.Diazinonandcadmiumacutetesticulartoxicityinratsexaminedbyhistopathologicalandmorphometricalmethods［J］SlovakJournalofAnimalScience(SlovakRepublic),2010,(3):134-140.［22］EIMazoudyRH,AttiaAA.Endocrine-disruptingandcytotoxicpotentialofanticholinesteraseinsecticide,diazinoninreproductivetoxicityofmalemice［J］.JournalofHazardousMaterials,2012,209