砷作为最古老的毒物之一,也是中药中独特的金石类药物,在医学以及化工材料制造中有着非常重要的价值。然而随着砷应用范围的增加,其对环境的污染程度也不断在加重,尤其在特定的职业环境中暴露更加突出,即使通过吸入或者饮入微量三氧化二砷污染的空气及饮水的普通人群,长期积累也会产生巨大的健康隐患。与此同时砷污染也影响到了动植物食品的安全。研究表明,砷类似于一种环境雌激素对于雌性动物的生殖产生影响,砷暴露破坏睾丸组织结构,精子数量和活力降低。目前有关砷的毒性机理研究主要集中在氧化应激方面,而更深入的研究却少有涉及。鉴于此,本实验通过评价三氧化二砷对小鼠精原细胞的毒性,并从氧化应激、线粒体损伤、细胞凋亡坏死等方面研究砷对雄性生殖损伤的机理,本实验的结果从深层次揭示砷作为宠物临床抗癌药物的应用以及长期饲养在砷污染环境的动物可能存在的生殖毒性,也可为环境对人类生殖健康影响的评价提供科学依据。实验以小鼠精原细胞系（GC-1）细胞（Mouse Spermatoial Cells,GC-1）为研究对象,采用0μg/mL、2μg/mL、3μg/mL、4μg/mL浓度的三氧化二砷（Arsenic Trioxide,ATO）进行处理,通过透射电镜、流式细胞术、细胞呼吸仪、荧光定量PCR、免疫印迹等方法和技术手段,评价细胞氧化应激、线粒体结构和功能、细胞凋亡、自噬和坏死。结果显示:（1）ATO处理的细胞丙二醛（MDA）,活性氧（ROS）水平以及细胞培养液中乳酸脱氢酶（LDH）活性都明显比对照组升高,总的抗氧化力（T-AOC）,过氧化氢（CAT）,谷胱苷肽（GSH）水平随着ATO浓度增加,呈现先升高后下降趋势,且与对照组比差异显著（P<0.05）。培养液中添加L-精氨酸（L-arg）可明显抑制ATO诱导的ROS和MDA生成,维持细胞GSH在正常细胞水平。以上结果表明0μg/mL、2μg/mL、3μg/mL、4μg/mL浓度的ATO诱导了小鼠精原细胞氧化应激发生。（2）0μg/mL、2μg/mL、3μg/mL、4μg/mL浓度的ATO处理明显损伤了GC-1线粒体呼吸功能,线粒体呼吸控制率（RCR）、ATP合成、基础耗氧量（OCR）随着ATO处理浓度增加而逐渐下降,与对照比差异均显著（P<0.05）,而且,2μg/mL ATO导致线粒体膜电位（MMP）显著下降（P<0.05）,但3μg/mL,4μg/mL ATO对其影响不明显（P>0.05）。电镜下可见线粒体完整性受损,线粒体嵴排列紊乱,3,4μg/mL ATO处理组中的GC-1甚至出了线粒体嵴断裂、溶解和空泡化。以上结果表明2μg/mL、3μg/mL、4μg/mL浓度ATO导致小鼠GC-1细胞的线粒体结构和功能受损。（3）采用细胞凋亡、坏死检测试剂盒评价ATO处理的GC-1细胞发现,随着ATO浓度增加,晚期凋亡和坏死细胞所占比例逐渐增加,与对照组比差异显著（P<0.05）;随后,评价细胞自噬、凋亡和坏死相关基因、蛋白表达水平的实验结果显示,2μg/ml ATO处理GC-1细胞的促凋亡基因,如Bax,Caspase3和自噬相关基因,如Beclin1,ATG3,ATG7,P62,LC3A,LC3B相对表达量明显上调,抑制凋亡、自噬的Bcl2基因表达明显下调;Caspase3凋亡蛋白表达出现上升但差异不明显,ATG5,P62,LC3A,LC3B自噬相关蛋白表达明显上调,但3μg/mL,4μg/mL浓度ATO处理的GC-1细胞凋亡和自噬的情况与2μg/mL ATO处理组相反;且坏死基因TNF,RIP3表达明显上调,抑制坏死基因Caspase8表达降低。以上结果表明,2μg/mL浓度的ATO诱导小鼠GC-1细胞凋亡和自噬,而3μg/mL,4μg/mL浓度的ATO却导致小鼠GC-1细胞程序性坏死。结论:通过本实验可以得出,低浓度ATO通过诱导小鼠精原细胞氧化应激发生和线粒体损伤介导细胞自噬与凋亡发生,而高浓度ATO可导致小鼠精原细胞程序性坏死。