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何凤琴. 蓖麻毒蛋白对小白鼠生殖系统的影响[J]. 中国媒介生物学及控制杂志, 2016, 27(1): 28-31.
HE Feng-qin. Effects of Ricin on reproductive system in experimental mice[J]. Chin J Vector Biol & Control, 2016, 27(1): 28-31.
蓖麻毒蛋白对小白鼠生殖系统的影响
何凤琴
西安文理学院生物与环境工程学院基因工程实验室, 西安 710065
收稿日期: 2015-08-29
基金项目: 西安市科技局科技计划项目(NC1316); 陕西省教育厅科学研究计划及基地项目(14JK2126)
作者简介: 何凤琴,女,博士,教授,主要从事害鼠防治工作研究,Email:1293774141@qq.com
通讯作者: 何凤琴,女,博士,教授,主要从事害鼠防治工作研究,Email:1293774141@qq.com
摘要: 目的 比较含有一定浓度的蓖麻籽提取物蓖麻毒蛋白对小白鼠生殖功能的影响,为配制植物源灭鼠剂提供理论基础。方法 给健康性成熟雌雄小白鼠分别食用拌有蓖麻籽提取物的混合饵料,计算适口性,睾丸、卵巢脏器系数;制作睾丸、卵巢组织学切片,统计合笼后的产仔情况。结果 食用蓖麻籽提取物混合饵料的实验组小白鼠适口性与对照组比较,差异无统计学意义(雄:t=1.360,P=0.227;雌:t=1.170,P=0.449);实验组雄鼠睾丸脏器系数为4.118×10-3,与对照组(7.398×10-3)比较系数减小,且差异有统计学意义(t=2.740,P=0.013);实验组生殖上皮厚度为(26.55±6.11)μm,与对照组〔(54.35±7.14)μm〕比较厚度变薄,且差异有统计学意义(t=3.160,P=0.011)。实验组1产仔潜伏期为(7.50±0.71)d,产仔数量为(3.80±5.22)只,实验组3产仔潜伏期为(10.00±0.00) d,产仔数量为(0.40±0.89)只,对照组产仔潜伏期为(2.20±1.30)d,产仔数量为(13.50±2.97)只,实验组1和3与对照组比较产仔潜伏期延长(Z=1.954,P=0.049;Z=3.485,P=0.002),产仔数量减少(Z=2.550,P=0.011;Z=3.424,P=0.004),两者差异均有统计学意义。实验组雌性卵巢脏器系数为2.218×10-3,与对照组(4.621×10-3)比较脏器系数减小,且差异有统计学意义(t=3.980,P=0.001)。实验组黄体最大横截面积为(12 347.50±2 359.28)μm2,与对照组〔(19 625.47±6 612.40) μm2〕比较横截面积减小,且差异有统计学意义(t=2.750, P=0.013)。实验组2产仔潜伏期为(12.00±0.00)d,产仔数量为(1.80±4.02)只,与对照组比较产仔潜伏期延长(Z=4.485,P=0.001),产仔数量减少(Z=2.703,P=0.007),两者差异均有统计学意义。结论 蓖麻毒蛋白配制的混合饵料对小白鼠的抗生育效果明显且适口性好。作为绿色环保型鼠药应用到农田、林地还有待于进一步研究。
关键词:
蓖麻籽
植物不育剂
精巢
卵巢
Effects of Ricin on reproductive system in experimental mice
HE Feng-qin
Genetic Engineering Laboratory, College of Biological and Environmental Engineering, Xi'an University, Xi'an 710065, Shaanxi Province, China
Abstract: Objective In order to provide a foundation for the formulation of botanical rodenticide, we compared the effect of different concentrations of ricin extracts of castor beans mixed in rabbit chow on the reproductive function of the mice. Methods Healthy mature male and female mice were fed with rabbit chow that was mixed with extracts of castor beans. The palatability, ovarian and testis organ coefficients were evaluated. Testicular and ovarian histological sections were produced, the latency of birth and number of offspring was compared after experimental and control groups were paired with sexually mature males and females. Results Compared with the control group, the palatability had no statistical significance to the experiment group (♂: t=1.360, P=0.227; ♀: t=1.170, P=0.449). The testis organ coefficient of the experimental group was 4.118×10-3, the testis organ coefficient of the control group was 7.398×10-3, the coefficient of the experiment group was reduced significantly reduced (t=2.740, P=0.013). The thickness of the germinal epithelium in the experimental group was (26.55±6.11) μm, the control group was (54.35±7.14) μm, the germinal epithelium was significantly thinner as compared with the control group (t=3.160, P=0.011). The latency of birth was (7.50±0.71) d and the number of offspring was (3.80±5.22) in the experimental group 1, the latency of birth was (10.00±0.00) d and the number of offspring was (0.40±0.89) in the experimental group 3. However, the latency of birth was (2.20±1.30) d and the number of offspring was (13.50±2.97) in the control group, the latency of birth was significantly delayed (Z=1.954, P=0.049; Z=3.485, P=0.002) and the number of offspring was significantly reduced(Z=2.550, P=0.011; Z=3.424, P=0.004) in experimental group 1 and 3. The female ovarian organ coefficient was 2.218×10-3 in experimental group but 4.621×10-3, in control group. The coefficient of the experiment group was significantly reduced (t=3.980, P=0.001). The luteal maximum cross-section of the experimental group was (12 347.50±2 359.28) μm2, the control group was (19 625.47±6 612.40) μm2, the difference was significant (t=2.750, P=0.013). The latency of birth was (12.00±0.00) d and the number of offspring was (1.80±4.02) in the experimental group 2, the latency of birth was significantly delayed (Z=4.485,P=0.001)and the number of offspring was significantly reduced (Z=2.703, P=0.007) in the experimental group 2.Conclusion The antifertility effect was the most profound and palatability was satisfactory for the mice when consuming the rabbit chow that was mixed with ricin extracts of castor beans. However, further studies are warranted to address the application of castor bean extract as environmentally friendly rodenticide on farmland and woodland.
Key words:
Castor bean
Plants sterilant
Testis
Ovary
植物不育剂是由具有抗生育作用天然植物中的提取物配制而成,用不育剂配制的混合饵料,对雌雄鼠生殖机能均有一定的破坏性,既起到了阻断生殖的作用,又不污染环境和破坏生态平衡[1]。所以近年来选用植物不育剂制作环保型鼠药越来越受到人们的重视。蓖麻籽为大戟科植物蓖麻的种子,其提取物中含有蓖麻毒蛋白,蓖麻毒蛋白是一种核糖体失活蛋白,几乎对所有真核细胞具有很强的毒害作用,被认为是一种新型的具有极大潜力的生物农药[2, 3]。虽然,蓖麻毒蛋白对真核具有很强的毒害作用,但以蓖麻毒蛋白制备成生物鼠药研究抗生育机制的报道较少。本实验使用由蓖麻籽的粗提物蓖麻毒蛋白作为植物不育剂,通过与鼠饵料混合作为混合饵料饲养小白鼠,研究食用混合饵料后,小白鼠睾丸和卵巢组织结构的变化及观察产仔数量的变化,为制备环保型鼠药奠定基础。
1 材料与方法
1.1 实验药品的准备与处理
1.1.1 蓖麻籽的粗提将80 g蓖麻籽磨碎浸泡在240 ml PBS(pH 7.2)缓冲液中,在4 ℃下处理20 h,用聚乙二醇吸水,离心半径为8 cm,5 000 r/min离心15 min,小心去掉上层油脂,取中间清亮液体备用[4](经过改造的方法)。80 g蓖麻籽可提取出90 ml提取液。提取液中含有蓖麻毒蛋白。
1.1.2 蓖麻毒蛋白的测定实验采用双缩脲反应鉴定提取液中是否有蓖麻毒蛋白。取小试管加入少许蓖麻毒蛋白提取液,先加入1 ml双缩脲试剂A液,振荡后再加入3~4滴双缩脲试剂B液,产生紫色反应,说明提取液中含有蓖麻毒蛋白。
1.1.3 配置混合饵料将从西安交通大学医学院购买的小鼠饵料粉碎。蓖麻籽有效成分提取液按1∶5稀释后,以1 g/ml的比例和粉碎的小鼠饵料混合,即与450 g小鼠饵料配制成472 g混合饵料。做成饼状晾干备用。
1.2 实验动物的准备与处理
1.2.1 加药饲养昆明小白鼠购自西安交通大学医学院。将60只(体重20~26 g)小白鼠分为4组:第1组:15只雄鼠,以正常小白鼠饵料进行喂养;第2组:15只雄鼠,以混合饵料进行喂养;第3组:15只雌鼠,以正常小白鼠饵料进行喂养;第4组:15只雄鼠,以混合饵料进行喂养。每天每只鼠饲喂正常饵料或混合饵料10 g,自由饮水。一周换一次垫料,换垫料时称量所剩正常饵料或混合饵料的质量,喂养共30 d,称剩余饵料4次,计算不同浓度的混合饵料对小白鼠每日进食的影响,比较日进食量,日进食量(g)计算公式:(10×30-4次剩余饵料或混合饵料)/30。
1.2.2 计算脏器系数30 d后,从4组小白鼠中各取出5只(共20只),称重,20%乌来糖腹腔麻醉,经左心室输入0.1 mol/L生理盐水磷酸缓冲液100~150 ml(pH 7.4),剪破右心房以使血液流出,再输入4%多聚甲醛的0.1 mol/L磷酸缓冲液300 ml(pH 7.4),立即取双侧睾丸和卵巢,测脏器系数。脏器系数=双侧睾丸或卵巢(g)/体重(g)。
1.2.3 组织学切片将测完脏器系数的小白鼠一侧睾丸和卵巢置于Bouin’s液中固定,做石蜡切片。切片厚度8 μm,HE染色,在显微镜下观察并测量雄性各组同一横截面生精小管管径、生殖上皮厚度。观察并测量黄体的大小。
1.2.4 观察产仔情况30 d后,合笼并重新分4组,每组雌鼠和雄鼠各5只(共40只):第1组(对照组):雌雄鼠均以正常饵料为食;第2组(实验组1):雌鼠以正常饵料为食,雄鼠以混合饵料为食;第3组(实验组2):雌鼠以混合饵料为食,雄鼠以正常饵料为食;第4组(实验组3):雌雄鼠均以混合饵料为食。合笼后均以正常饵料喂养,观察雌性个体的产仔潜伏期和产仔数量。
1.3 统计学处理采用SPSS 10.0软件对日进食量、脏器系数、生精小管管径、生殖上皮厚度、黄体的大小、产仔潜伏期和产仔数量进行统计学分析,文中数据以平均值±标准差(x±s)表示,根据Non-parametric test,产仔潜伏期和产仔数量为非正态分布,因而用Mann-Whitney U检验,其他为正态分布,用Independent-Samples T检验。P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 日进食量的比较雄性实验组日进食量与对照组之间差异无统计学意义(t=1.360,P=0.227);雌性实验组日进食量与对照组比较差异亦无统计学意义(t=1.170,P=0.449),见表 1。
表 1 混合饵料对雄雌鼠日进食量的影响(x±s)
Table 1 Comparison of mixed chow daily intake for male and female mandarin voles(x±s)
2.2 脏器系数的比较 雄性实验组睾丸脏器系数比对照组明显小(t=2.740,P=0.013);雌性实验组卵巢脏器系数比对照组明显小(t=3.980,P=0.001),见表 2。
表 2 混合饵料对雌雄鼠卵巢和睾丸脏器系数的影响(x±s)
Table 2 Effect of mixed chow containing castor bean extract on ovarian and testis organ coefficients in experimental mice(x±s)
2.3 混合饵料对睾丸、卵巢结构的影响光镜下,对照组雄性小鼠睾丸中生精小管管壁完整,生殖上皮厚度较厚,间质中可见单个或成群的间质细胞(图 1A)。实验组生殖上皮厚度较薄,睾丸间质增大,间质细胞较为少见(图 1B)。生精小管管径雄性对照组为(210.26±30.00) μm,实验组为(234.35±42.00) μm,二者差异无统计学意义(t=1.680,P=0.075);生殖上皮厚度雄性对照组为(54.35±7.14) μm,实验组为(26.55±6.11) μm,厚度明显变薄(t=3.160,P=0.011)。对照组雌性小白鼠和实验组小白鼠卵巢中发育成熟的卵泡均较多,但实验组黄体萎缩,结构不清。雌性实验组黄体最大横截面积〔(12 347.50±2 359.28)μm2〕明显比对照组〔(19 625.47±6 612.40) μm2〕小,且二者差异有统计学意义(t=2.750,P=0.013),见图 1C、D。
2.4 产仔情况通过Mann-Whitney U检验与对照组比较,对照组雌性全部怀孕,平均产仔13.50只。实验组1中2只雌鼠怀孕,3只雌鼠未孕,怀孕母鼠潜伏期明显长于对照组,该组平均产仔3.80只,明显少于对照组;实验组2中1只雌鼠怀孕,4只雌鼠未孕,怀孕母鼠潜伏期长于对照组,平均产仔1.80只,明显少于对照组;实验组3中1只雌鼠怀孕,4只雌鼠未孕,怀孕母鼠潜伏期长于对照组,该组平均产仔0.40只,明显少于对照组,见表 3。
表 3 实验组和对照组小白鼠与性成熟雌雄鼠配对后产仔潜伏期及产仔数量(x±s)
Table 3 Comparison of the latency of birth and number of offspring after experimental and control groups paired with sexually mature male and female mice(x±s)
3 讨 论用含蓖麻毒蛋白的混合饵料饲养小白鼠其日进食量与对照组比较差异无统计学意义,表明混合饵料并不影响小白鼠的进食量。这一研究结果与孙媚华等[5]以生理盐水为溶剂离心去脂后提取的蓖麻粗毒蛋白制备的鼠药适口性结果相一致。食用混合饵料的雄性睾丸脏器系数和雌性卵巢脏器系数明显比对照组小,说明蓖麻籽作用在动物体上一段时间后睾丸和卵巢的相对质量可减小,但质量的减少不仅与药物浓度有关,可能也与适口性有关。
有研究认为蓖麻粗毒蛋白对小白鼠脏器有毒杀作用,可作为植物源灭鼠剂[6, 7]。本实验发现饲喂混合饵料的雄鼠不仅生精小管管径变小,生殖上皮厚度明显变薄,而且无论与饲喂基饵的对照雌鼠还是与饲喂混合饵料的实验雌鼠合笼均明显降低生育率,甚至导致雌性不育,说明蓖麻籽的提取物通过影响睾丸组织结构,有效地抑制雌性小白鼠的生育功能。实验组睾丸中的间质细胞也明显减少,间质细胞的减少与生精小管管径变小,生殖上皮变薄有关,间质细胞是睾丸产生睾酮等性激素的主要来源,睾酮影响精子的产生和发育[8]。蓖麻籽提取物是否影响精子的产生和发育还有待进一步研究。
本实验发现饲喂混合饵料的雌性实验鼠无论与饲喂基饵的对照雄鼠还是与饲喂混合饵料的实验雄鼠合笼均明显使产仔潜伏期延长,降低生育率,甚至不育。通过制作卵巢组织学切片发现实验组雌性个体卵巢内黄体面积减少,黄体出现萎缩。有研究认为黄体能够分泌雌激素和孕激素,这两种激素对于子宫内膜的周期性变化及受精卵着床、胎儿发育极为重要[9]。由于激素分泌受到影响,可能导致小鼠动情期延长[10],从而使产仔潜伏期延长。蓖麻籽提取物还可改变子宫肌肉层的排列,降低子宫基质层厚度,使黏膜上皮增厚[10],还可通过增强小白鼠子宫内部收缩降低着床概率,即在小白鼠子宫内没有着床位点而对小白鼠有抗生育作用[10]。结合本实验结果,认为蓖麻籽提取物的抗雌鼠生育作用可能是通过多个作用靶点进行的。
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