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目的:蓝藻水华产生的次级代谢产物微囊藻毒素(microcystins,MCs),严重危害人类健康,已然成为全球公共卫生问题。近年来研究发现,MCs可通过多种途径进入生物体内,产生肝毒性、生殖毒性和神经毒性等,越来越多的证据表明MCs可以干扰生殖内分泌功能。本研究旨在建立MCs染毒雄性Wistar大鼠模型,探讨微囊藻毒素暴露对大鼠生殖内分泌功能的影响及调控机制。本研究将为微囊藻毒素暴露对人类生殖毒性危害的预防和治疗提供理论依据。方法:采用尾静脉注射MC-LR染毒雄性Wistar大鼠,计算其半致死量(LD50)。将健康雄性Wistar大鼠适应性饲养5 d后,随机分为低、中、高剂量染毒组和阴性对照组,染毒剂量分别为25μg/kg bw、50μg/kg bw、75μg/kg bw,阴性对照组以高剂量染毒组剂量(75μg/kg bw)注射0.9%Na Cl溶液。所有大鼠静脉注射一次,静脉注射24 h后,采用腹腔注射2%戊巴比妥钠麻醉大鼠,心脏采血并分离出血清,采集下丘脑、垂体和睾丸组织。采用酶联免疫吸附测定法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测定血清中生殖内分泌系统所含激素水平;采用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(Real-Time Quantitative Reverse Transcription PCR,q RT-PCR)测定下丘脑、垂体和睾丸组织中调控生殖内分泌系统激素、相关受体及合成转运基因的转录水平。结果:MC-LR经尾静脉注射染毒雄性Wistar大鼠的LD50为100μg/kg bw,95%置信区间为70.68-131μg/kg bw。血清中生殖内分泌系统所含激素水平的变化:与对照组相比,Gn RH的含量在低剂量组显著上升(P<0.05),中、高剂量组显著下降(P<0.05);FSH的含量在低剂量组无变化,中、高剂量组显著增加(P<0.05);LH的含量随染毒剂量的增加而增加(P<0.05);T的含量随染毒剂量的增加而下降(P<0.05);E2的含量在低、中剂量组显著上升(P<0.05),高剂量组无变化。激素相关受体及合成转运基因转录水平:与对照组相比,(1)下丘脑组织中Kiss1和Gpr54的表达显著下调(P<0.05),Gnrh1、Ar、Erα和Erβ的m RNA水平没有显著变化;(2)垂体组织中Gnrhr的表达在低剂量组显著上调(P<0.05),中、高剂量组无显著变化,Fshβ的表达在中、高剂量组显著下调(P<0.05),Lhβ的表达在中、高剂量组显著上调(P<0.05),Erβ的表达在低剂量组显著下调(P<0.05);在高剂量组显著上调(P<0.05);Ar和Erα的m RNA水平没有显著变化;(3)睾丸组织中Lhr、Fshr、Srb I、Tspo、Star、Cyp11a1、3βhsd及Srd5α1的m RNA水平均显著下调(P<0.05),Cyp17a1的表达在低剂量组显著上调(P<0.05),高剂量组显著下调(P<0.05),Cyp19a1的表达在高剂量组显著上调(P<0.05),Sssbp、Ldlr和17βhsd m RNA表达水平在低、中、高剂量组均无显著变化。睾酮合成相关信号通路和转录因子基因表达情况:与对照组相比,Pka的表达在中、高剂量组显著降低(P<0.05);Insr和Pi3k的表达在低剂量组无差异,中、高剂量组均增加(P<0.05);Akt的m RNA水平在高剂量组显著上调(P<0.05);在中剂量组中Mkk6的表达显著下调(P<0.05),在高剂量组中Erk的表达显著上调(P<0.05),而Mek1和Mkk3的表达显著下调(P<0.05);Mtor、Mkk7、Jnk和P38 m RNA表达水平在低、中、高剂量组均无显著变化;Mef2和Sf1的表达在高剂量组均显著增加(P<0.05);Nur77的表达在中、高剂量组均显著降低(P<0.05);Gata4的表达在中、高剂量组均显著增加(P<0.05);Mtor、Mkk7、Jnk和P38 m RNA表达水平在低、中、高剂量组均无显著变化。结论:1.MC-LR暴露后,大鼠血清中生殖内分泌系统相关激素水平发生改变,激素合成、分泌及转运相关基因的转录水平受到影响,证明MC-LR暴露后雄性大鼠HPG轴内分泌功能紊乱,正负反馈失衡。2.MC-LR暴露后大鼠睾丸组织中胆固醇转运受体SR-BI和TSPO的m RNA转录水平降低,证明MC-LR不仅可以抑制HDL向睾丸间质细胞内转运,也可抑制TSPO与St AR相互结合,降低胆固醇向线粒体内的转运速度,减少睾酮的合成。MC-LR暴露后类固醇合成几大关键步骤均受到抑制从而影响类固醇的生物合成。3.MC-LR暴露后睾酮合成关键酶St AR、CYP11A1、3β-HSD的m RNA转录水平降低,本研究发现调控这三大关键酶的相关信号通路(c AMP/PKA、PI3K/AKT、ERK MAPK信号通路)和转录因子(Nur77、GATA4、SF-1、MEF2)的m RNA水平也发生不同程度的改变,推测睾酮的合成受多条信号通路和转录因子协同调控。