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近年来铜在工业、农用化学品的广泛应用,以及饲料高铜导致的动物排泄物的污染,会造成环境中铜含量升高。此外,高铜经土壤,水源富集于动植物体内,导致人类膳食中存在铜超标的风险。环境和饮食中的铜水平升高,可能是影响人类生殖健康的潜在风险。尽管很多学者已证实高铜对机体健康存在影响,但高铜对雌性生殖健康的影响仍是需要进一步研究的课题。此外,高铜饮食是否为子代生殖健康埋下隐患,亦尚未可知。对于上述问题的解答,本试验探究了铜对雌性SD大鼠及其子代卵巢发育的影响。试验分为两个部分:
试验一:日粮铜水平对SD大鼠卵巢发育的影响
试验采用完全随机化设计,选用胎次相同、体重相近的21日龄断奶雌性SD大鼠72只,随机分为3组,每组3个重复,每个重复8只。分别饲喂三组不同日粮:A组饲喂AIN-93G基础日粮,B组饲喂AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg,C组饲喂AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg。预饲期7d。分别于大鼠6w和10w从每个重复各取2只大鼠用于卵巢发育相关指标的检测。剩余大鼠用于繁殖子代。结果表明:1)大鼠6周龄血清铜浓度各组间差异不显著(P>0.05);10周龄血清铜含量随日粮铜水平的增高显著增加(P<0.05)。2)试验组大鼠各周龄卵巢湿重均增加,且两个试验组间差异不显著(P>0.05);大鼠6周龄体重均随日粮铜水平的升高而升高,10周龄体重随日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势,B组体重显著高于A组(P<0.05),C组体重与A组或B组差异均不显著(P>0.05)。3)大鼠6周龄卵泡构成比各组间无显著差异(P>0.05);大鼠10周龄C组卵泡构成比与A组具有显著差异(P<0.05),其中始基卵泡、腔前卵泡和闭锁卵泡构成比具有下降的趋势,有腔卵泡和黄体构成比具有上升的趋势。4)大鼠各周龄血清FSH、GnRH、E2各组间差异均不显著(P>0.05);大鼠6周龄血清LH随日粮铜浓度的升高而升高,血清P4各组间无显著差异(P>0.05);10周龄血清P4C组显著高于A组,B组与A组或C组间无显著差异(P>0.05),血清LH各组间无显著差异(P>0.05)。5)大鼠6周龄促进卵泡发育的因子SCF及其受体c-kit的mRNA和蛋白表达水平均随日粮铜浓度的升高呈先上升后下降的趋势;抑制卵泡发育的因子Amh的mRNA和蛋白表达水平随日粮铜水平的升高而下降。6)总产子数随日粮铜水平的升高而升高;初生窝重随日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势;平均初生窝重A组与B组或C组差异均不显著(P>0.05)。平均断奶子鼠只数B组显著高于A组和C组(P<0.05),A组和C组差异不显著(P>0.05);断奶窝重各组趋势同平均断奶子鼠只数;平均断奶窝重各组间差异不显著(P>0.05)。
试验二:日粮铜水平对子代大鼠卵巢发育的影响
试验分为两个部分,均采用两因素设计。第一部分以亲代A组和B组所生的断乳期子鼠(即21日龄)为试验动物。每组选取组间体重相近的子代大鼠各24只,A组子代随机分为Aa组(AIN-93G基础日粮)和Ab组(AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg),B组子代随机分为Ba组(AIN-93G基础日粮)和Bb组(AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg)。第二部分以亲代A组和C组所生的断乳期子鼠为试验动物。每组选取组间体重相近的子代大鼠各24只,A组子代随机分为Aa组(AIN-93G基础日粮)和Ac组(AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg),C组子代随机分为Ca组(AIN-93G基础日粮)和Cc组(AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg)。两部分试验均在大鼠6w时屠宰取样,测定卵巢发育相关指标。结果表明:1)日粮添加铜的亲代其子代大鼠各周龄血清铜浓度均比日粮不添加铜的亲代其子代高,且血清铜浓度随亲代日粮添加铜水平的升高而显著升高(P<0.05);相同亲代条件下,日粮添加铜的子代大鼠各周龄血清铜浓度均显著高于日粮不添加铜的子代大鼠(P<0.05)。2)日粮添加铜的亲代其子代大鼠的体重和卵巢湿重均随亲代日粮添加铜水平的升高呈先上升后下降的趋势,且亲代日粮添加120ppm铜的子代大鼠的体重和卵巢湿重显著高于亲代不添加铜的子代大鼠(P<0.05)。3)日粮添加铜的亲代其子代大鼠有腔卵泡和黄体的构成比比日粮不添加铜的亲代其子代高,并且有腔卵泡和黄体的构成比随亲代日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势,而闭锁卵泡构成比则与之相反。相同亲代条件下,日粮添加铜的子代大鼠有腔卵泡和黄体的构成比比日粮不添加铜的子代大鼠高。4)日粮添加铜的亲代其子代大鼠血清FSH、E2和P4与日粮不添加铜的亲代其子代相比并无显著差异,但亲代添加240ppm铜的子代的血清LH和GnRH显著低于日粮不添加铜的亲代其子代(P<0.05)。5)日粮添加240ppm铜的亲代其子代的SCF及c-kit的mRNA和蛋白的表达显著低于日粮不添加铜的亲代的子代(P<0.05),而Amh的mRNA和蛋白的表达趋势与之相反。相同亲代条件下,日粮添加240ppm铜的大鼠促进卵泡发育的因子SCF及其受体c-kit的mRNA和蛋白的表达显著低于日粮不添加铜的大鼠(P<0.05),而Amh的mRNA和蛋白的表达趋势与之相反。
综上所述:日粮添加120ppm铜可提高各周龄大鼠卵巢湿重和体重,并通过上调促进卵泡发育的SCF基因及其受体c-kit的表达水平以及下调抑制卵泡发育的Amh基因表达促进卵泡的生长和发育。亲代饲喂高铜日粮能影响子代大鼠的卵巢发育,其表现在卵巢湿重的降低,卵泡发育相关激素分泌的减少和卵泡发育相关基因的表达改变。
试验一:日粮铜水平对SD大鼠卵巢发育的影响
试验采用完全随机化设计,选用胎次相同、体重相近的21日龄断奶雌性SD大鼠72只,随机分为3组,每组3个重复,每个重复8只。分别饲喂三组不同日粮:A组饲喂AIN-93G基础日粮,B组饲喂AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg,C组饲喂AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg。预饲期7d。分别于大鼠6w和10w从每个重复各取2只大鼠用于卵巢发育相关指标的检测。剩余大鼠用于繁殖子代。结果表明:1)大鼠6周龄血清铜浓度各组间差异不显著(P>0.05);10周龄血清铜含量随日粮铜水平的增高显著增加(P<0.05)。2)试验组大鼠各周龄卵巢湿重均增加,且两个试验组间差异不显著(P>0.05);大鼠6周龄体重均随日粮铜水平的升高而升高,10周龄体重随日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势,B组体重显著高于A组(P<0.05),C组体重与A组或B组差异均不显著(P>0.05)。3)大鼠6周龄卵泡构成比各组间无显著差异(P>0.05);大鼠10周龄C组卵泡构成比与A组具有显著差异(P<0.05),其中始基卵泡、腔前卵泡和闭锁卵泡构成比具有下降的趋势,有腔卵泡和黄体构成比具有上升的趋势。4)大鼠各周龄血清FSH、GnRH、E2各组间差异均不显著(P>0.05);大鼠6周龄血清LH随日粮铜浓度的升高而升高,血清P4各组间无显著差异(P>0.05);10周龄血清P4C组显著高于A组,B组与A组或C组间无显著差异(P>0.05),血清LH各组间无显著差异(P>0.05)。5)大鼠6周龄促进卵泡发育的因子SCF及其受体c-kit的mRNA和蛋白表达水平均随日粮铜浓度的升高呈先上升后下降的趋势;抑制卵泡发育的因子Amh的mRNA和蛋白表达水平随日粮铜水平的升高而下降。6)总产子数随日粮铜水平的升高而升高;初生窝重随日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势;平均初生窝重A组与B组或C组差异均不显著(P>0.05)。平均断奶子鼠只数B组显著高于A组和C组(P<0.05),A组和C组差异不显著(P>0.05);断奶窝重各组趋势同平均断奶子鼠只数;平均断奶窝重各组间差异不显著(P>0.05)。
试验二:日粮铜水平对子代大鼠卵巢发育的影响
试验分为两个部分,均采用两因素设计。第一部分以亲代A组和B组所生的断乳期子鼠(即21日龄)为试验动物。每组选取组间体重相近的子代大鼠各24只,A组子代随机分为Aa组(AIN-93G基础日粮)和Ab组(AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg),B组子代随机分为Ba组(AIN-93G基础日粮)和Bb组(AIN-93G基础日粮+CuSO4120mg/kg)。第二部分以亲代A组和C组所生的断乳期子鼠为试验动物。每组选取组间体重相近的子代大鼠各24只,A组子代随机分为Aa组(AIN-93G基础日粮)和Ac组(AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg),C组子代随机分为Ca组(AIN-93G基础日粮)和Cc组(AIN-93G基础日粮+CuSO4240mg/kg)。两部分试验均在大鼠6w时屠宰取样,测定卵巢发育相关指标。结果表明:1)日粮添加铜的亲代其子代大鼠各周龄血清铜浓度均比日粮不添加铜的亲代其子代高,且血清铜浓度随亲代日粮添加铜水平的升高而显著升高(P<0.05);相同亲代条件下,日粮添加铜的子代大鼠各周龄血清铜浓度均显著高于日粮不添加铜的子代大鼠(P<0.05)。2)日粮添加铜的亲代其子代大鼠的体重和卵巢湿重均随亲代日粮添加铜水平的升高呈先上升后下降的趋势,且亲代日粮添加120ppm铜的子代大鼠的体重和卵巢湿重显著高于亲代不添加铜的子代大鼠(P<0.05)。3)日粮添加铜的亲代其子代大鼠有腔卵泡和黄体的构成比比日粮不添加铜的亲代其子代高,并且有腔卵泡和黄体的构成比随亲代日粮铜水平的升高呈先升高后降低的趋势,而闭锁卵泡构成比则与之相反。相同亲代条件下,日粮添加铜的子代大鼠有腔卵泡和黄体的构成比比日粮不添加铜的子代大鼠高。4)日粮添加铜的亲代其子代大鼠血清FSH、E2和P4与日粮不添加铜的亲代其子代相比并无显著差异,但亲代添加240ppm铜的子代的血清LH和GnRH显著低于日粮不添加铜的亲代其子代(P<0.05)。5)日粮添加240ppm铜的亲代其子代的SCF及c-kit的mRNA和蛋白的表达显著低于日粮不添加铜的亲代的子代(P<0.05),而Amh的mRNA和蛋白的表达趋势与之相反。相同亲代条件下,日粮添加240ppm铜的大鼠促进卵泡发育的因子SCF及其受体c-kit的mRNA和蛋白的表达显著低于日粮不添加铜的大鼠(P<0.05),而Amh的mRNA和蛋白的表达趋势与之相反。
综上所述:日粮添加120ppm铜可提高各周龄大鼠卵巢湿重和体重,并通过上调促进卵泡发育的SCF基因及其受体c-kit的表达水平以及下调抑制卵泡发育的Amh基因表达促进卵泡的生长和发育。亲代饲喂高铜日粮能影响子代大鼠的卵巢发育,其表现在卵巢湿重的降低,卵泡发育相关激素分泌的减少和卵泡发育相关基因的表达改变。