香煙煙霧對青春期雄性大鼠GnRH、IGF-1、LH、FSH及T的影響

黃云飛，張　靜，田　薇，張　晨(新疆醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，烏魯木齊　830011)

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香煙煙霧對青春期雄性大鼠GnRH、IGF-1、LH、FSH及T的影響

黃云飛，張靜，田薇，張晨
(新疆醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，烏魯木齊830011)

摘要:目的研究香煙煙霧對青春期雄性大鼠下丘腦中促性腺激素釋放激素(GnRH)、血清中胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、促黃體激素(LH)、卵泡刺激素(FSH)、睪酮(T)的影響。方法選用5周齡SD大鼠80只，分為對照組與吸煙組，吸煙組采用呼吸道靜式染毒，每天1次，每次2 h，連續(xù)8 w;實(shí)驗(yàn)第2周、第4周、第6周與第8周分別處死對照組與吸煙組大鼠各10只，放射免疫法測定血清中睪酮、黃體生成激素、卵泡刺激素及下丘腦促性腺激素釋放激素，ELISA法測定血清中IGF-1含量。結(jié)果吸煙組大鼠血清中T、LH含量自第4周起明顯低于對照組(P＜0．05);吸煙組大鼠血清T、LH含量隨染毒時(shí)間延長明顯下降(P＜0．05);對照組與吸煙組大鼠血清中FSH含量穩(wěn)定，自第2周起吸煙組FSH含量明顯低于對照組(P＜0．05);對照組與吸煙組大鼠下丘腦GnRH含量均隨時(shí)間延長而升高，吸煙組與對照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05);大鼠血清中IGF-1含量隨時(shí)間的延長而逐漸下降，吸煙組大鼠血清中IGF-1在第8周含量明顯低于第2周、第4周與第6周(P＜0．05)，吸煙組第2周、第6周和第8周IGF-1均明顯低于對照組(P＜0．05)。結(jié)論香煙煙霧是青春期雄性大鼠生殖系統(tǒng)發(fā)育的有害因素，對青春期雄性大鼠的下丘腦－垂體－睪丸軸產(chǎn)生明顯的損害作用。

關(guān)鍵詞:香煙煙霧;雄性大鼠;下丘腦－垂體－睪丸軸;激素

盡管近年來我國加強(qiáng)了禁煙工作，并出臺了一系列禁煙措施，但效果依然不甚理想，目前吸煙人群低齡化趨勢越來越明顯［1］。青春期(Puberty)是生長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，是除嬰兒期外生命中第二快的發(fā)育階段。青春期非常重要的特征是性的發(fā)育，即性器官和性機(jī)能的迅速發(fā)育成熟。下丘腦－垂體－性腺軸系統(tǒng)(HPG)對青春期性發(fā)育起著決定性的作用。首先，下丘腦通過促性腺素釋放激素的脈沖釋放啟動(dòng)青春期性發(fā)育［2］;其次，下丘腦—垂體—睪丸軸及其所分泌的各種激素水平對青春期發(fā)育起著直接影響或控制的作用。本研究主要觀察青春期大鼠下丘腦—垂體—睪丸軸相關(guān)激素，即下丘腦中促性腺激素釋放激素(GnRH)、血清中胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、卵泡刺激素(FSH)、促黃體激素(LH)、睪酮(T)在不同吸煙時(shí)間點(diǎn)的變化，探討香煙煙霧對青春期雄性大鼠生殖功能發(fā)育的影響。

1　材料與方法

1．1動(dòng)物及分組新疆醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供SD雄性大鼠80只，5周齡左右，體質(zhì)量為80～120 g。按體質(zhì)量隨機(jī)分為8組，每組10只，分別為第2周對照組、第4周對照組、第6周對照組和第8周對照組及第2周吸煙組、第4周吸煙組、第6周吸煙組和第8周吸煙組。

1．2動(dòng)物模型制作及實(shí)驗(yàn)步驟吸煙組采用呼吸道靜式染毒，香煙煙霧由真空泵抽入64 L的染毒柜中，香煙霧CO濃度約為8．9 mol/L，每日1次，每次持續(xù)2 h，連續(xù)8 w。對照組不采取任何干預(yù)措施。將雄性大鼠在適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w后，吸煙組按照設(shè)計(jì)開始染毒，每2周處死相應(yīng)周數(shù)的大鼠，測定各項(xiàng)指標(biāo)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

1．3生物材料采集方法將大鼠麻醉后腹主動(dòng)脈采血，靜置15min，3 000 r/min離心15min，取血清，－80℃保存，待第8周實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采樣后，測定LH、FSH、T及IGF-1。大鼠麻醉后分離雙側(cè)頸總動(dòng)脈CCA，穿線備用。右側(cè)CCA近心端用動(dòng)脈夾夾閉，向頭端方向插人靜脈，用注射針頭固定好針頭，同時(shí)夾閉左側(cè)CCA。剪開左下肢股動(dòng)脈放血。先注射20 mL生理鹽水灌注沖洗后，灌注4%多聚甲醛40 mL，直至流出的液體澄清，以動(dòng)物四肢及唇鼻發(fā)白且全身僵硬為灌注成功。靜置30 min后取腦用于測定GnRH。

1．4 GnRH、LH、FSH、T及IGF-1測定GnRH與T放射性免疫試劑盒購自北京北方生物技術(shù)研究所，LH與FSH放射性免疫試劑盒購自上?？圃飞锕こ碳夹g(shù)中心。胰島素樣生長因子-1(IGF-1) ELISA試劑盒購自北京中杉金橋生物有限公司。

1．5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS19．0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，在方差齊性基礎(chǔ)上，組間多樣本均數(shù)比較采用F檢驗(yàn)，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0．05，雙側(cè)P＜0．05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2．1香煙煙霧對大鼠體質(zhì)量的影響自第4周起，吸煙組大鼠體質(zhì)量明顯低于對照組(P＜0．05)，見表1。

表1　香煙煙霧對大鼠體質(zhì)量的影響?

2．2香煙煙霧對大鼠血清中睪酮(T)的影響對照組大鼠血清中睪酮含量隨時(shí)間的延長逐漸增加，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)。吸煙組大鼠血清中睪酮的含量隨時(shí)間的延長而逐漸下降。染毒第4周開始，吸煙組大鼠血清中睪酮的含量明顯低于對照組(P＜0．05)。染毒第8周差異更顯著，見表2。

2．3香煙煙霧對大鼠血清中黃體生成激素(LH)含量的影響對照組大鼠血清中黃體生成素含量隨著染毒時(shí)間的延長逐漸增高，第6周與第8周的LH含量明顯高于第2周(P＜0．05)。吸煙組大鼠血清中LH含量隨染毒時(shí)間的延長而下降。自第4周到第8周，吸煙組大鼠血清中LH的含量明顯低于對照組(P＜0．05)，見表3。

表2　香煙煙霧對大鼠血清中睪酮(T)含量的影響?

注:與對照組比較，*P＜0．05，與第2周比較，▲P＜0．05。

2．4香煙煙霧對大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影響對照組與吸煙組大鼠血清中卵泡刺激素的含量在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的變化均不明顯。從第2周到第8周，吸煙組FSH含量均明顯低于對照組(P＜0．05)(表4)。

2．5香煙煙霧對大鼠血清中胰島素樣生長因子1 (IGF-1)含量的影響隨著時(shí)間的延長，大鼠血清中胰島素樣生長因子-1含量逐漸下降。吸煙組大鼠第2周、第6周與第8周的IGF-1含量與對照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．05)，并且隨著時(shí)間的推移，差值越來越大(表5)。

表4　香煙煙霧對大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影響

表4　香煙煙霧對大鼠血清中卵泡刺激素(FSH)含量的影響

注:與對照組比較，*P＜0．05。

組別　n　　第2周　　第4周　　第6周　　第8周對照組　10 3．19±0．35　3．58±0．71　3．91±0．50　3．45±0．64吸煙組　10 1．60±0．54*　1．70±0．41*　1．72±0．46*　1．75±0．52*

表5　香煙煙霧對大鼠血清中胰島素樣生長因子-1(IGF-1)含量的改變?

2．6香煙煙霧對大鼠下丘腦促性腺激素釋放激素(GnRH)含量的影響吸煙組大鼠第4周、第6周與第8周下丘腦促性腺激素釋放激素(GnRH)含量低于對照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)。從時(shí)間順序上看，對照組與吸煙組大鼠下丘腦促性腺激素釋放激素均隨著時(shí)間的延長而逐漸增加，對照組第4周到第8周GnRH的含量均較第2周明顯上升(P＜0．05)，而吸煙組大鼠第6周與第8周GnRH下丘腦促性腺激素釋放激素的含量均高于第2周(P＜0．05)(表6)。

表6　香煙煙霧對大鼠下丘腦促性腺激素釋放激素(GnRH)含量的影響

表6　香煙煙霧對大鼠下丘腦促性腺激素釋放激素(GnRH)含量的影響

注:與第2周比較，▲P＜0．05。

組別　n　　第2周　　第4周　　第6周　　第8周對照組　10　35．63±3．83 41．81±2．73▲　46．32±3．20▲　47．81±1．94▲吸煙組　10　38．23±8．86 40．57±2．45　45．40±2．56▲　46．95±3．73▲

3　討論

HPG軸呈現(xiàn)出激活→抑制→再激活的過程，即在胎兒后期及嬰幼兒早期HPG軸暫時(shí)激活，隨后在兒童期一直處于抑制狀態(tài)，直至青春期時(shí)再次激活，在這個(gè)過程中GnRH扮演重要的角色，下丘腦釋放GnRH是青春期啟動(dòng)的標(biāo)志。本研究發(fā)現(xiàn)，對照組大鼠下丘腦的GnRH含量在時(shí)間軸上明顯升高，吸煙組也呈現(xiàn)同樣的變化，雖然吸煙染毒一定時(shí)間后大鼠下丘腦的GnRH含量低于對照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明吸煙對青春期大鼠下丘腦分泌促性腺激素釋放激素的影響不大，并不能改變青春期HPG軸的啟動(dòng)。

GH主要有2個(gè)生理作用，第1個(gè)是促進(jìn)生長，機(jī)體的生長發(fā)育受多種激素的調(diào)節(jié)，GH的調(diào)節(jié)十分關(guān)鍵，這不僅體現(xiàn)在分泌的數(shù)量上，也體現(xiàn)在分泌的階段上;第2個(gè)生理作用為調(diào)節(jié)代謝，GH對物質(zhì)代謝具有廣泛作用。血清中IGF-1含量較為穩(wěn)定，與GH在24 h內(nèi)有良好的線性關(guān)系，因此可以用測定IGF-1與生長激素濃度的比值來間接地判斷人生長激素在血漿中含量的變化。本研究發(fā)現(xiàn)吸煙可以導(dǎo)致青春期大鼠血清IGF-1水平的降低，并存在時(shí)間-劑量關(guān)系，即染毒時(shí)間越長，IGF-1血清含量越低，間接反映出吸煙對GH的影響也是非常明顯的。其可能的原因是煙霧中的有害物質(zhì)干擾了下丘腦生長抑素和生長激素釋放激素對GH的調(diào)節(jié);另一種可能是降低了血清中IGF-1的含量，導(dǎo)致對GH的反饋抑制。此外，SS/GHRH－GH－IGF-1的調(diào)控軸的形成了幾乎影響所有組織的分化、增殖、代謝和其他功能的激素調(diào)節(jié)軸，因此本研究可以推測吸煙可能導(dǎo)致青春期大鼠性發(fā)育的滯后。

T、FSH、LH是調(diào)節(jié)雄性生殖功能的重要激素。本研究結(jié)果顯示，正常青春期大鼠血清中T值隨大鼠發(fā)育明顯升高，吸煙組則明顯下降，且時(shí)間越長，T值越低，提示隨著吸煙時(shí)間的延長，大鼠睪酮的合成分泌受到了明顯的抑制，這與余納等［3］的研究結(jié)果相一致［3］，說明青春期大鼠血清T的變化與成年后的變化相似。吸煙對LH、FSH的影響，目前的研究結(jié)果并不一致，有研究發(fā)現(xiàn)正常男性吸煙者與非吸煙者相比，外周血睪酮、黃體生成素、卵泡刺激素水平無明顯差異［4－5］。本研究結(jié)果與魏莎莉等［6］及尹崇高等［7］的研究結(jié)果一致，即吸煙對大鼠血清LH的影響表現(xiàn)在顯著降低了LH、FSH的合成與分泌。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)吸煙對于青春期大鼠下丘腦—垂體—睪丸軸的影響呈現(xiàn)出的規(guī)律是越接近

調(diào)控的末端影響越大。吸煙對下丘腦分泌GnRH的影響不明顯，對大鼠青春期的啟動(dòng)沒有干擾;對GH 與IGF-1的影響體現(xiàn)在青春期結(jié)束時(shí)，雖然在大鼠青春期發(fā)育期間吸煙組也呈現(xiàn)出血清含量的高水平，但明顯延緩了體質(zhì)量的增加;而調(diào)控的末端如T、FSH與LH則表現(xiàn)出明顯的毒性作用，而且呈現(xiàn)出一定的時(shí)間-劑量關(guān)系。

參考文獻(xiàn):

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［6］魏莎莉，周生建，王瑤，等．吸煙對男性精液參數(shù)、精子功能及睪酮影響的研究［J］．中國男科學(xué)雜志，2000，14(4):237-239．

［7］尹崇高，李若葆，李洪利．被動(dòng)吸煙下調(diào)大鼠卵泡刺激素、黃體生成素、促性腺激素釋放激素及其受體的表達(dá)［J］．解剖學(xué)報(bào)，2010，47(5):714-718．

(本文編輯張巧蓮)

Effects of cigarette smoke on GnRH，IGF-1，LH，F(xiàn)SH and Testosterone on pubertalmale rats

HUANG Yunfei，ZHANG Jing，TIANW ei，ZHANG Chen
(School of Public Health，Xinjiang Medical University，Urumqi830011，China)

Abstract:Objective To study effects of cigarette smoke on the gonadotropin-releasing hormone(GnRH)of hypothalamus，and luteinizing hormone(LH)，follicle stimulating hormone(FSH)，testosterone(T)，and insulin-like growth factor-1(IGF-1)in pubertalmale rat serum．M ethods 80 SD rats at the age of5 weekswere randomly divided into control group，and smoking groups，which was inhaled cigarette smoke for 2 h per day and continued for 8 weeks．By the end of the 2nd，4th，6th，8th week，10 malemice in the smoking group and the control group were respectively executed to observe GnRH in hypothalamus and LH，F(xiàn)SH and T in serum determined by radioimmunoassay kit，and IGF-1 in serum by ELISA．Results GnRH in either the control group or the smoking group increased with time going，but therewas no statistical significance between them(P＞0．05);T and LH in the smoking group were significantly lower than that in the control group after the 4th weeks(P＜0．05)，and they were reduced with the extension of exposed time(P＜0．05)．FSH was stable in the control group and the smoking group，and itwas distinctly lowered since the 2nd week in the smoking group than in the control group(P＜0．05);IGF-1 levels decreased with time going．IGF-1 in smoking group at the 2nd week，the 6th week and the 8th week was significantly lower than those in the control group(P＜0．05)，and at the 8th week itwas significantly lower than that at the 2nd week，the 4th week and the 6th week(P＜0．05)．Conclusion Cigarette smoke is the harmful factor inbook=363,ebook=113developing of pubertal rat reproductive system，and negatively affect on the Hypothalamic-pituitary-Testicular axis hormones．

Keywords:cigarette smoke;rubertalmale rats;hypothalamic-pituitary-testicular axis;hormone

收稿日期:2015-06-30

通信作者:張晨，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向:生殖發(fā)育毒理，E-mail:zhangchendr@163．com。

作者簡介:黃云飛(1977－)，男，博士，講師，研究方向:生殖發(fā)育毒理。

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(81260433)

doi:10．3969/j．issn．1009-5551．2016．03．025

中圖分類號:R-33;R114

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-5551(2016)03-0362-04