镉对雄性大鼠颌下腺超微结构的影响及丙酸睾酮的保护作用

【摘要】  　　目的 探讨氯化镉对雄性大鼠颌下腺超微结构的影响及丙酸睾酮的保护作用。方法 35只雄性Wistar大鼠分为3组：对照(C)组、镉（Cd）组和镉加丙酸睾酮（Cd+T）组。利用透射电镜作颌下腺组织颗粒曲管（GCT）细胞的超微结构观察。结果 镉注射后24 h，GCT细胞内出现不同程度的线粒体肿胀和（或）空泡化，胞质和线粒体内可见髓样结构，GCT周围毛细血管内皮细胞线粒体肿胀。7～15 d后上述改变明显加重，部分GCT细胞见胞质广泛肿胀和轻度核溶解，30 d后细胞形态仍未恢复正常。Cd+T组的超微结构损伤较相应Cd组轻。结论 镉对GCT细胞的超微结构有早期直接损伤作用，后期雄激素减少加重此损伤，补充雄激素对上述损伤有一定的保护效果。

【关键词】  颌下腺　镉　丙酸睾酮　超微结构

    Abstract：Objective To investigate the effects of cadmium and the protection of testosterone propionate on ultrastructure of submandibular gland of male rats.Methods Thirty-five male adult Wistar rats were randomly divided into three groups:control,Cd and Cd+T.The morphologic changes of GCT cells were observed by transmission electron microscopy.Results The mainly ultrastructural changes after Cd treatment included swelling or vacuolation of mitochondria,increase of myelin figures in GCT cells,and swelling of mitochondria in the endothelial cells of peritubular capillaries.The changes above were most prominent at 7-15d,and swelling of the cytoplasm and slight karyolysis were also found.The morphology of GCT cells didn't recovery to normal yet after 30d.On the other hand,the ultrastructural lesions of GCT cells in Cd+T group were gentle.Conclusions The present results indicate that the earlier ultrastructural damage of GCT was related to the direct action of cadmium,the decrease of androgen might aggravate the damage at later stage.To some extent, testosterone pretreatment could prevent toxicity of cadmium on submandibular gland.

    Key words:submandibular gland;cadmium;testosterone propionate;ultrastructure

     颌下腺是具有明显性别差异性的器官，雄性动物颌下腺与生殖系统相互依赖，为雄激素依赖器官［1-3］，鉴于此已有学者提出颌下腺-睾丸轴的概念。目前从啮齿类动物的颌下腺中已发现近30种主要定位于颗粒曲管（granular convoluted tubule,GCT）细胞的多肽类活性物质，它们对生殖系统的发育和生理功能具有重要调节作用。镉是一种半衰期很长的有毒重金属。随着我国半导体及等的迅猛，镉污染日趋严重，极大地危害人们的健康。报道镉对肾、肝、骨骼、血液系统等均有毒性作用，而生殖系统对镉损伤尤其敏感［4,5］，关于镉对颌下腺影响的研究，目前仅见镉对雌性动物颌下腺影响的少量报道［6］。而有关镉对雄性动物颌下腺的毒性作用研究，国内外尚未见报道。此外，雄激素对镉毒性的保护作用机制亦不十分清楚。故该实验在作者以往镉对雄性生殖系统影响的系列研究基础上，通过超微结构观察等，探讨镉对雄性大鼠颌下腺GCT细胞的损伤以及丙酸睾酮的保护效果，为预防和镉对男（雄）性生殖功能的损伤提供研究资料。

    1  材料和方法

    1.1  实验动物分组和处理

    健康成年雄性Wistar大鼠35只，体重200～300 g，随机分为3组：C组、Cd组和Cd+T组，实验组每个时间点所用动物均为3只，共计30只。对照组每个时间点设1只，共5只。Cd组用0.1%氯化镉（4 mg/kg体重）腹腔内一次注射；Cd+T组连续注射1%丙酸睾酮（5 mg/kg）［7］三次，每隔24 h一次，并于最后一次注射丙酸睾酮的同时注射0.1%氯化镉（剂量同上）。不同实验组均于镉注射后24 h及3、7、15、30 d取材。对照组给予腹腔内注射等体积的生理盐水，并与各实验组相应时间点同时取材。动物均在戊巴比妥钠(50 mg/kg体重)腹腔内注射麻醉下，左侧颌下腺完整取出。

    1.2  透射电镜样品制备

    颌下腺组织经4%戊二醛及1%四氧化锇（磷酸盐配制）作预固定和后固定（pH 7.2～7.4）各2 h，酒精及丙酮逐级脱水，采用环氧树脂618#包埋，用超薄切片机作0.5 μm厚半薄切片，经1%甲苯胺蓝-天青Ⅱ染色后在光镜下定位颌下腺的GCT细胞，然后制备超薄切片，用醋酸双氧铀及枸橼酸铅染色，H-600型透射电镜观察。

    2  结果

    2.1  对照组超微结构观察

    GCT细胞形态正常，并可分为多颗粒细胞、少颗粒细胞和无颗粒细胞。多颗粒细胞分泌颗粒占据了胞质的大部分，细胞器较少。少颗粒细胞分泌颗粒较少，胞质中细胞器丰富。无颗粒细胞胞质内有少量或没有分泌颗粒，细胞器不发达。本实验主要以少颗粒细胞作为观察对象。

    2.2  Cd组超微结构观察

    镉注射后24 h，GCT细胞内部分线粒体轻度内室肿胀，胞质有少量髓样结构（图1），管周毛细血管内皮细胞线粒体轻度肿胀；3 d后，上述改变加重；7～15 d，GCT细胞退变最严重，表现为胞质密度降低，广泛线粒体内室肿胀，嵴减少或消失呈空泡状，甚至线粒体外膜破裂，并可见较多髓样结构形成，高尔基复合体扁平囊泡扩大，排列错乱，少数细胞可见核轻度肿胀(图2～4)。管周毛细血管内皮细胞线粒体和局部胞质肿胀(图5)。镉注射后30 d，上述改变有减轻趋势，GCT细胞大多形态正常，但仍可见少数线粒体肿胀和高尔基体扁平囊泡扩张(图6)。此外镉注射后各组GCT细胞内粗面内质网均未见明显扩张，胞质顶端分泌颗粒的数量和形态没有明显改变，相邻细胞间的连接和管周毛细血管内皮细胞间紧密连接仍存在。图5  镉注射后7 d，GCT周毛细血管内皮细胞线粒体（Mi）肿胀，髓样结构（My）形成。红细胞（RBC）。（EM，6000×）

    2.3  Cd+T组超微结构观察

    GCT细胞超微结构损伤均较相应的Cd组轻。Cd+T注射后24 h，GCT细胞超微结构没有明显改变。3～15 d，可见GCT细胞内部分线粒体肿胀，但其数量及肿胀程度均不及相应Cd组，未见核异常改变，胞质内髓样结构也较相应Cd组少(图7,8)。30 d组，GCT细胞超微结构基本恢复。

    3  讨论

　　图7  镉加丙酸睾酮注射后7 d，部分线粒体(Mi)肿胀和髓样结构（My）形成，核（N）及高尔基复合体（GC）形态正常，胞质无明显肿胀。

    本研究结果显示镉注射后24 h，GCT细胞已出现超微结构改变，主要为线粒体肿胀，髓样结构形成等细胞肿胀溶解性变化，且超微结构损伤的动态改变与颌下腺组织镉含量呈平行关系。据报道雄鼠阉割后30 min血清睾酮水平下降到最低点，但GCT细胞形态改变在阉割后1月才出现，表现为GCT细胞体积变小，数量减少，分泌颗粒变小，粗面内质网减少等萎缩性变化［8］。而作者以往研究证实，镉（2 mg/kg）注射后雄性大鼠血清睾酮7 d才降至基线水平［5］。故揭示本实验中GCT细胞超微结构的早期改变为镉的直接损伤作用所致。本室过去的研究还表明镉对睾丸间质细胞有毒性作用，镉引起间质细胞内G-6-Pase活性下降，从而影响睾酮合成［4］。由此推测后期雄激素水平的下降必然加重GCT细胞的超微形态损伤。而GCT细胞的超微形态损伤势必影响其分泌EGF、NGF等生物活性物质，进一步造成男性生殖器官的发育及精子发生的障碍。作者将在下一步研究中，探讨镉注射后EGF、NGF水平的变化以及此变化可能造成的生殖系统功能障碍。

    本研究中GCT细胞的主要超微病理改变是线粒体肿胀及线粒体和胞质内髓样结构形成等细胞膜性成分退变，这与镉对膜性成分的氧化损伤机制有关。镉可抑制膜磷脂合成酶系的活性，导致膜结构破坏和细胞肿胀崩解。镉抑制超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗过氧化酶的活性，造成脂质过氧化物的堆积，细胞膜脂的流动性下降，影响膜的结构和功能。也有研究报道线粒体是镉毒性作用的靶细胞器，镉染毒后可引起线粒体内镉含量增高，线粒体功能破坏，扰乱组织细胞的氧化-抗氧化平衡［9,10］。此外线粒体破坏将致能量代谢障碍，ATP生成减少，进而影响膜Na+ -K+泵的功能，使钠、水在细胞内潴留。本研究所观察到镉致GCT细胞肿胀溶解性改变符合上述细胞损伤机制。镉对线粒体的损伤是近年来的研究热点，研究证明氯化镉可导致ATP酶和乳酸脱氢酶活性降低，并且使线粒体膜电位降低、膜通透性改变。作者将在以后继续镉对GCT细胞线粒体功能方面损伤的研究，以期更深入了解镉中毒的机制，从而为预防和镉中毒提供资料。

【文献】
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