钐(Sm)作为一种轻稀土元素,在地壳中含量仅次于铈(ce)、镧(La)、钕(Nd)、镨(Pr)[1],在我国南方各省拥有丰富的离子吸附型稀土资源[2],既是稀土微肥中的重要的元素[3],又是参与药物合成最主要的元素之一[4]以往有关稀土的生殖毒效应研究主要集中在混合稀土对于雌性生殖细胞的研究[5],对Sm对于雄性生殖系统的毒性作用研究较少。本研究以雄性小鼠为实验对象,通过小鼠自由饮用不同浓度的硝酸钐溶液亚慢性染毒90d,以模拟实际生活中接触稀土元素的途径,检测睾丸内钐和微量元素含量的变化,以探讨钐的生殖毒性作用,为进一步研究其对雄性生殖毒性危险度的评价提供依据。
1 材料与方法 1.1 试剂硝酸钐[Sm(NO3)3]溶液:用少量浓硝酸将氧化钐(Sm2O3)溶解再用蒸馏水稀释,配置成质量浓度为2000mg/L的标准硝酸钐溶液作为母液。
1.2 动物分组选用ICR品系雄性小鼠110只,体重(13.3±1.2)g(金华市实验动物饲养中心),适应性喂养4d后,随机分成5组,每组22只,分别饮用不同浓度的硝酸钐溶液。根据钐允许浓度与硝酸钐的急性毒性实验并参考相关文献[6]设对照组:饮用去离子水;另4组分别饮用含5,50,500,2000mg/L硝酸钐的去离子水溶液。各组小鼠自由摄取酵母饲料,染毒90d。饲养室采用空调和自动排风装置,保持通风,室温15~25℃;湿度40%~70%。
1.3 实验方法电感耦合等离子体原子发射法(ICP-AES)[7]染毒后每组取10只雄性小鼠,颈椎脱臼处死,称取双侧小鼠睾丸重量,放于25ml锥形瓶中,加入4ml浓硝酸与1ml高氯酸,置电热板上加热消化至瓶底只剩下约1滴液体为止,取下冷却并移入10ml容量瓶中,加超纯水至刻度,同时设置空白对照组,即不加样品进行消化操作,定容后分装于一次性塑料试管中,用塑料薄膜密封试管口,待测。
配置标准样品溶液:称取一定量的氧化钐,用浓硝酸溶解,同时称取一定量的Ni(NO3)26H20,COCl26H20,Cu(NO3)23H20,Zn(NO3)26H20,FeCl36H20,MnCl2-4H20,配成混合标准样品溶液,其中Sm、Ni、Co、Cu、Zn、Fe、Mn 7种元素浓度分别为10,1,1,1,10,1,1g/ml。
使用ICP-AES先测定混合标准液中各元素含量,再测定超纯水和消化空白中各元素含量,连续进样,并记录各组各元素含量值。样品中某元素含量=(测定管值-空白管值)×10(稀释倍数)/g(睾丸质量)。睾丸中各元素含量单位以g/g表示。
1.4 统计分析用SAS 6.12软件r进行分析及进行组间t检验比较及Logistic回归分析。
2 结果 2.1 钐对睾丸内Sm含量的影响0,5,50,500,2000mg/L组 Sm含量分别为0,0,(17.52±7.71),(40.76±10.66),(45.43±11.56)mg/g亚慢性硝酸钐染毒后,除对照组和5mg/L组外,其他处理组均有不同浓度Sm的蓄积。且随着钐处理浓度的增高,小鼠睾丸内Sm含量也逐渐增多。
2.2 钐对睾丸内微量元素含量的影响(表 1)小鼠睾丸内Zn和Cu2种元素随染毒剂量增加而有降低趋势。回归分析发现,只有小鼠睾丸内Zn含量与染毒剂量对数呈直线变化,回归方程为y=31.1318-0.6129l g x(其中y为Zn含量,x为硝酸钐浓度),相关系数r=0.9798(P<0.05)。各染毒组与对照组比较,硝酸钐摄入后,50mg/L组小鼠丸内Cu含量明显降低(P<0.01),且Co含量明显上升(P<0.01);500mg/L组小鼠睾丸内Zn含量较对照组降低(P<0.05),Cu含量明显降低(P<0.01),Co含量明显上升(P<0.01)。2000mg/L组小鼠睾丸内Zn和Cu含量均明显降低(P<0.01),Co含量明显上升(P<0.01),而其他微量元素含量在对照组和染毒组小鼠睾丸内差异无统计学意义,可见中高浓度硝酸钐染毒后可造成Sm在小鼠睾丸内蓄积,并影响睾丸内元素含量尤其是Zn、Cu和C0 3种微量元素,从而造成睾丸生理功能障碍。
| 表 1 钐对睾丸内微量元素含量的影响(μg/ g , x±s) |
3 讨论
本研究发现,亚慢性硝酸钐染毒后除低浓度组小鼠睾丸内未检测到Sm外,50,500和2000mg/L处理组小鼠睾丸内均发现不同浓度的Sm,可见Sm在小鼠睾丸内具有明显的蓄积性,与陈祖义等[8]用供试核素147Pm饲喂小鼠15d,发现其睾丸内蓄积相对比高达15.9%,其中高剂量处理组的蓄积量明显高于低剂量处理组的蓄积量结论较为一致。可见中高浓度的硝酸钐长期摄入后可破坏小鼠的血-睾屏障,造成Sm进入到小鼠睾丸并产生蓄积作用。稀士在局部组织的高浓度可能产生毒性作用,从而损伤睾丸组织。因此,本实验剂量下,Sm在睾丸中的蓄积可能是导致小鼠生殖系统损伤的重要机制之一。
微量元素在生命活动中起着十分重要的作用,它们通过与氨基酸、蛋白质以及其他有机基团结合形成多种酶、激素等金属有机复合物,在体内发挥重要功能.而其中微量元素与性功能、性激素分泌及生殖系统病变密切相关,某些元素的代谢紊乱可导致男性不育。Liu和申治国等[9, 10]研究了长期低剂量(0.2325与2325.00mg/L)喂饮钇(Y)对小鼠脑与内脏微量元素含量的影响,发现稀土元素Y进入机体后可显著影响微量元素Fe、Ni、Co及Zn在F1子代小鼠体内器官的分布和代谢,与本买验结果有一定的相似性,提示亚慢性硝酸钐的摄入可使雄性小鼠睾丸内微量元素的吸收与分布发生变化,但还有待进一步研究。
| [1] | 齐宏涛, 汪东风, 杜德红, 等. 稀土在水产养殖业中的应用研究进展[J]. 水产学杂志, 2003, 16(2) : 58, 77. |
| [2] | 丁维新. 土壤中稀土元素研究的进展[J]. 稀有金属, 1995, 19(4) : 290–295. |
| [3] | 周光理. 稀土微肥在土壤中残留问题的研究[J]. 微量元素与健康研究, 2003, 20(3) : 6–7. |
| [4] | 高锦张, 龙全江, 杨韬. 中国稀土药物研究进展[J]. 西北师范大学学报:自然科学版, 2002, 38(1) : 108–111. |
| [5] | 朱子玉, 沈爱英, 沈颂东. 稀土对小鼠卵母细胞成熟和孤雌活化的影响[J]. 中国公共卫生, 2005, 21(3) : 281–282. |
| [6] | 秦俊法, 陈祥友, 李增禧. 稀土的毒理学效应[J]. 广东微量元素科学, 2002, 9(5) : 1–10. |
| [7] | 邱红莲, 刘继升, 洪英. ICP -AES法测定生物组织中微量铜[J]. 光谱实验室, 2000, 17(4) : 416–418. |
| [8] | 陈祖义, 刘玉, 程微, 等. 稀土元素147pro、141Ce、147Nd的环境毒理研究[J]. 农村生态环境, 2002, 18(4) : 52–55. |
| [9] | Liu J S, Shen Z G, Yang WD, et al. Effect of long -term intake of rare earth in drinking water on trace elements in brains of mice[J]. Journal of Rare Earth, 2002, 20(5) : 562–564. |
| [10] | [10〕申治国, 杨维东, 刘洁生, 等. 长期低剂量喂饮稀土Y对小鼠内脏组织中微量元素含量的影响[J]. 中国卫生检验杂志, 2001, 11(6) : 641–642. |
2008, Vol. 24
