酒精染毒对大鼠睾丸生精小管超微结构的影响

酒精染毒对大鼠睾丸生精小管超微结构的影响

正常的睾丸结构和功能是维持生殖能力的先决条件。睾丸结构和功能的变化与精神障碍和生育能力的降低有关。研究发现,长期过量饮酒可使睾丸萎缩、发育不良、生精小管内精子数减少,从而影响生精功能。而且长期过量饮酒还可以引起黄体生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)、睾酮(T)的水平发生变化。然而乙醇致生精功能影响的机制尚不十分清楚。笔者通过观察酒精灌胃雄性大鼠睾丸的超微结构来探讨酒精对大鼠生精功能的影响。1材料和方法1.1大鼠体重、分组中国科学院上海实验动物中心提供的清洁型Wistar雄性性成熟健康大鼠,体重200～250g,共计48只,随机分为对照组、染毒组,每组24只,各组体重差异无显著性。1.2半稀释酒精的配制无水乙醇(99.97%,分析纯,杭州长征化工厂生产)用蒸馏水对半稀释成50度酒精(50度酒精每毫升含乙醇0.378g),室温密封保存,备用。TECNA10透射电镜(TECNA,美国)。1.3睾丸透射电镜透射法透射电镜sem染毒组每天给予6ml/(kg·d)的50度酒精,对照组给予6ml/(kg·d)的生理盐水,每天灌胃1次连续39d;分别在第14、27、40d从对照组、染毒组中随机各取8只大鼠,脱颈椎法处死大鼠后,下腹正中切口,向上牵拉出睾丸,剔净与睾丸附着的筋膜,冷生理盐水洗净血迹后滤纸拭干,取1mm×1mm×1mm睾丸组织用0.2mmol/LPBS(pH7.4)冲洗后入2.5%戊二醛固定,在浙江大学医学院电镜中心完成透射电镜标本制作(1%锇酸固定,2%醋酸铀溶液染色;梯度脱水,包埋,半薄切片和修块,超薄切片及染色)。TECNA10透射电镜观察。2结果2.1生精小管基膜的变化对照组基膜平滑、致密,厚薄均匀(图1);染毒组基膜厚薄不均,基膜与基膜外胶原组织疏松增厚,呈波浪式皱褶,并可见基膜断裂(图2)。2.2细胞活力检测对照组支持细胞胞质丰富、粗面内质网及线粒体较多,核大、核质均匀,核仁清楚(图1)。染毒组支持细胞溶酶体增多,27d时达高峰(图3),40d时溶酶体明显减少。细胞器模糊,线粒体肿胀空泡化,数量减少(图4)。支持细胞内出现较多大空泡甚至可见到支持细胞萎缩(图3、5)。2.3染毒组细胞与基膜的连接精原细胞与基膜和支持细胞之间正常时连接紧密(图1),染毒组可见很多大空泡,使得精原细胞与基膜和支持细胞之间接触面减小,甚至成点状接触、近乎游离状态(图2、5、6)。2.4干预结构改变生精小管内的精子有过多胞质,且有大小不一的空泡(图7、8),尾部断面线粒体环或线粒体排列紊乱(图9)。2.5连接紧张对照组紧密连接层次清楚光滑(图10);染毒组紧密连接层次改变模糊不清(图11)。3大量饮酒睾丸组织结构和功能的正常是维持生殖能力的前提条件,而睾丸组织结构和功能的改变与过量饮酒有关。有研究表明大量饮酒者精子发生受阻,甚至出现唯支持细胞综合征。为了进一步了解酒精对睾丸精子发生的影响,笔者利用透射电镜观察了大鼠睾丸组织的超微结构,结果发现:生精小管基膜、支持细胞、精原细胞及其他各级生精细胞的变化都十分明显。3.1染毒组对细胞的毒性本研究观察到染毒组支持细胞的变化主要是溶酶体增多,到第27d达到高峰,40d时明显减少,细胞器模糊,线粒体肿胀空泡化,数量减少,支持细胞内出现较多大空泡,在第3个生精周期末(相当于第40d)出现支持细胞萎缩。本研究正常对照组中支持细胞内未发现明显的溶酶体,而在染毒组第1个生精周期末(相当于第14d)有较明显的溶酶体出现,第2个生精周期末(相当于第27d)溶酶体明显增多且大小不一,这说明支持细胞内有外来有害物质或自身细胞器发生病理改变需要清理。线粒体的主要功能是完成细胞内各种物质的彻底氧化分解,为各个细胞活动提供能量,因此认为本实验中观察到的线粒体肿胀空泡化及数量减少是其能量合成和其为细胞供给能量障碍的解剖证据。在第3个生精周期末染毒组溶酶体和各种其他的细胞器均明显减少,出现较多的大空泡,并且可见支持细胞萎缩,这可能是溶酶体膜破裂引起细胞自溶的结果。3.2生精小管基膜的断裂和断裂本研究发现染毒组大鼠构成血-睾屏障的支持细胞及其紧密连接、生精小管基膜都有明显的变化。生精小管基膜与基膜外胶原组织疏松增厚,呈波浪式皱褶,甚至可见基膜断裂;紧密连接层次改变模糊不清。由此可见血-睾屏障受到了明显的破坏,这种结构的破坏加重了生精细胞的损伤。3.3支持细胞的形态和数量改变精原细胞获取的障碍支持细胞对生精细胞起着营养支持作用,生精上皮没有毛细血管,基底小室中的精原细胞可以直接从生精小管外获得营养物质,而近腔小室内的生精细胞的营养必须通过支持细胞有选择地转运才能获得。正常情况下精原细胞与支持细胞及生精小管基膜之间紧密接触,而本研究染毒组观察到精原细胞与支持细胞及生精小管基膜之间出现空泡,使得精原细胞与基膜和支持细胞之间接触面减小,甚至成点状接触、近乎游离状态;并且可见精原细胞凋亡。这说明精原细胞的营养获取存在严重障碍。支持细胞细胞器的形态及数量改变与大量空泡形成以及支持细胞萎缩密切相关。支持细胞的这些改变影响到其他各阶段生精细胞的营养摄取和正常的发育成熟,从而导致生精小管内的精子有过多胞质且有大小不一的空泡,尾部断裂、线粒体排列不整齐。有研究表明饮酒后可以在精子中测到酒