白头翁对硫酸镉诱发小鼠精子畸形的抑制作用

镉是一种重金属, 它与氧、氯、硫等元素形成无机化合物分布于自然界中, 是工业和环境的常见污染物, 对动物的体细胞和生殖细胞有显著的诱变作用[1-4], 然而这些化学物质很难简单地去除。因此, 寻找具有抗诱变作用的天然物质, 以有效地预防和去除环境中镉的有害效应是当前一项有实际应用价值的研究。本文作者采用小鼠精子畸形实验, 研究了中草药白头翁 (Pulsarilla Chinensis Regel) 对硫酸镉 (CdSO4) 引起的小鼠雄性生殖细胞遗传物质损伤的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物

本校实验动物部提供的昆明种雄性小鼠, 体重25~30 g。

1.2 实验药品

白头翁水提取物:取白头翁16 g (吉林大药房提供并鉴定) , 双蒸水300 ml浸泡1 h, 常规反复煎煮3次, 混合3次滤液, 浓缩成所需浓度, 4℃保存;CdSO4:分析纯, 含量不少于99% (沈阳市试剂厂) ;丝裂霉素C (MMC) :日本协和发酵工业株式会社。

1.3 实验分组

随机分为阴性对照组 (N·S) , 阳性对照组 (MMC1.0 mg·kg-1) , CdSO4 诱变实验组 (44、22和11 mg·kg-1, 相当于1/2、1/4和1/8 LD50) , 白头翁诱变实验组 (1.0、2.0、4.0和8.0 g·kg-1, 相当于人 5×、10×、20×和40× 临床常用剂量) , 白头翁抗诱变实验组 (CdSO4 22 mg·kg-1+白头翁各剂量组) , 每组6只动物。

1.4 实验方法

MMC腹腔注射给药, 其它药物均为灌胃给药, 抗诱变实验组白头翁和CdSO4同时给药, 每天1次, 连续5 d。首次给药后5周末, 以颈椎脱臼法处死小鼠, 剪开腹膜, 取出睾丸, 分离附睾, 常规方法制片。在高倍镜下检查精子形态, 每只动物检查完整的精子1000个。精子畸形的类型有无钩、无定形、香蕉形、双头、双尾以及胖头。无尾精子, 头部重迭的或整个精子与另一个重迭的均不计数。不同畸形精子分类计数后, 计算每组动物精子畸形百分率。

1.5 统计学处理

采用t检验。

2 结 果

2.1 CdSO4诱发的小鼠精子畸形测定

CdSO4可使小鼠畸形率明显升高 (P<0.01) , 并出现了胖头、双头和双尾等严重畸形精子, 见表1。

2.2 白头翁诱发的小鼠精子畸形测定

白头翁各剂量组诱发的精子畸形率与阴性对照组相近, 无统计学意义, 见表2。

2.3 白头翁对CdSO4诱发的精子畸形的抑制作用

当白头翁与CdSO4同时给予动物, 可使CdSO4所诱发的精子畸形率明显下降, 并具有剂量-效应关系。各种类型的畸形精子均明显降低, 双头或双尾等严重畸形精子也明显减少, 见表3。

3 讨 论

小鼠精子畸形试验是评价环境理化因子对哺乳类动物雄性生殖细胞遗传学损伤的一种有效检测方法, 但不同发育阶段的生殖细胞对化学物质的敏感性是不同的。一般认为在精原细胞后期或初级精母细胞早期对化学诱变剂较为敏感[5]。因而首次给药4~5周后一次性检查所获得的精子畸形率较高, 连续5次给药的亚急性试验比一次性给药的急性试验更具有重现性。研究证明精子的发生受基因控制, 当环境中化学物质使生殖细胞的基因发生突变或干扰基因的表达过程, 就会导致精子畸形率增高。所以, 被引起的精子形态改变反映了雄性生殖细胞的遗传损伤。

白头翁主要用于结肠癌、直肠癌等肠道癌症的治疗, 也可用于子宫颈癌、脑垂体瘤、甲状腺瘤、膀胱及肺癌等治疗[6], 是我国传统医学中常用的抗癌中草药。本研究结果表明, 白头翁可使CdSO4诱发的精子畸形率明显降低, 说明白头翁可以有效地抑制镉对生殖细胞遗传物质的损伤, 即白头翁对环境中的化学诱变剂有明显的抗诱变效应。白头翁抗诱变作用的机理尚不清楚, 由于本研究采用白头翁与CdSO4同时给药的亚急性实验方法, 所以本文作者推测其作用可能是通过减少镉的吸收或/和通过增强机体的防御功能, 从而减少了镉对生殖细胞的遗传损伤, 以及通过诱生DNA 修复的酶类, 使DNA损伤得到及时的修复等多方面效应的综合结果。

参考文献

[1]刘 杰.镉的毒性和毒理学研究进展[J].中华劳动卫生职业病杂志, 1998, 16 (1) :1-3.  

[2]刘 冰, 庞慧民.五加皮的体内抗诱变性研究[J].癌变·畸变·突变, 1999, 11 (1) :11-13.  

[3]刘 冰, 庞慧民.镉的遗传毒性效应及中药五加皮防护研究[J].白求恩医科大学学报, 1999, 23 (3) :238-239.  

[4]庞慧民, 朱玉琢.益母草对硫酸镉诱发的小鼠骨髓细胞微核率的影响[J].吉林大学学报 (医学版) , 2002, 28 (5) :463-464.  

[5]L yonMF.Sensitivity of various germ-cell to environm entalmutagens[J].MutatRes, 1981, 87:323-345.  

[6]张明庆, 龚惠明.抗肿瘤中药的临床应用[M].北京:人民卫生出版社, 1998.151-153