两种热暴露对小鼠睾丸与精子的影响
作者：卢晓翠 罗海吉 孙俊松
单位：第一军医大学军队卫生学教研究，广东 广州 510515
关键词：热应激；热习服；睾丸；精子
中国工业医学杂志990503
摘要：目的 探讨热应激与热习服对小鼠睾丸与精子的影响。方法 15只ICR小鼠分为热习服(Ⅰ组)、热应激(Ⅱ组)和常温对照组(Ⅲ组)。Ⅰ组小鼠每天上午移入人工热室(干球36℃，相对湿度68%)暴露60mim，连续9d，记录肛温。Ⅱ组仅在热习服最后一天与Ⅰ组同时进行热暴露，平时与Ⅲ组同在室温(15～20℃)。实验结束后观察3组小鼠睾丸重量、睾丸重量指数、睾丸含水量和畸形精子数等指标。结果 在热环境下Ⅰ、Ⅱ组肛温都高于受热前。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组睾丸的含水量分别为(113.03±21.05)g、(131.04±11.78)g、(131.35±22.22)g；重量指数为0.582 9±0.07、0.589 5±0.06、0.580 4±0.11，P>0.05；热习服组畸形精子率为(13.42±3.78)%，与对照组的(14.68±7.40)%相比P>0.05，而热应激组畸形精子数明显减少，畸形率仅为(6.36±1.51)%，P<0.05，与高温(睾温达41～42℃)下精子畸形率升高的报道相反。结论 提示精子在附睾的分化发育可能存在温热应激效应，但其机理尚待进一步探讨。
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Effects of two modes of heat exposure on testes and sperms in mice
LU Xiao-cui LUO Hai-ji SUN Jun-song
Department of Military Hygiene，The First Military Medical College，Guangzhou 501515，China
Abstract：Objective To study the effects of heat stress and heat acclimatization on testes and sperms of mice.Methods Fifteen male ICR mice were divided into heat acclimatization group(group I)，heat stress group(group Ⅱ)，and control group(group Ⅲ).Mice of group I were acclimatized the thermal environment for nine days，one hour a day in manual thermal room at 36℃(dry bulb temperature)and relative humidity 68%.Group Ⅱ and group Ⅲ were fed at the ambient temperature of 15～20℃，but group Ⅱ were exposed with group Ⅰ together in the same manual thermal room in ninth day.The weight of testes，weight index of testes，water content in testes，and the number of spermatic malformation were observed at the end of experiment.Results The anal temperatures of the mice in group Ⅱ and group Ⅰ significantly increased under above thermal environment.The water contents of testes in three groups were(113.03±21.05)g，(131.04±11.78)g，(131.35±22.22)g respectively，and the weight indices of testes were all in normal range.There was no difference in the number of spermatic malformation in heat acclimatization group(13.42±3.78)% compared with control group(14.68±7.40)%，but the heat stress group(6.36±1.51)% showed obviously decreased.Conclusion There might be some heat stress effects on the differentiation and development of spermatids， the mechanism needs further investigation.
, 百拇医药
Key words：Heat stress；Heat acclimatization；Testes；Sperm
精子发生受下丘脑-垂体-睾丸激素的调控，并必须经过附睾的孵育才能达到功能上的成熟，而适宜的温度对精子发生来说也是必不可少的。热对精子发生的抑制作用已为一些研究者所肯定[1～3]。但热应激状态下精子的变化情况少有研究，为此将笔者的实验结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验动物
选用本校实验动物中心提供的ICR小鼠，6～8周龄，体重18～20g。按体重大小随机分为热习服、热应激和常温对照3个组，每组5只。观察1周后开始实验。实验期间常规饲料自由摄食饮自来水。
1.2 热暴露方法
, 百拇医药
热习服组每天上午将小鼠移入人工热室(干球35～36℃、相对湿度67%～68%)暴露60min，连续9天，并观察记录小鼠受热前后肛温变化情况，以确定热习服否。热应激组是平时在动物房中饲养(室温15～20℃)，与热习服组最后一天同时进行热暴露60min。对照组不作任何处理。
1.3 实验方法
热暴露结束后将3组小鼠活杀观察下列指标。
1.3.1 睾丸重量及其重量指数测定 小鼠处死前称体重，处死后取出两侧睾丸称重量，计算各鼠睾丸重量指数。
1.3.2 睾丸含水量 将称重后的双侧睾丸在105℃烘至恒重，计算干、湿重之差，即为睾丸含水量。
1.3.3 畸形精子数 按精子制片改良法[4]制片，油镜下计数每只小鼠500个精子中出现的头部畸形精子数。
, 百拇医药
全部数据由SAS软件系统处理。
2 实验结果
2.1 肛温的变化(见表1)
表1 小鼠热暴露前后肛温的变化 时 间
肛温(℃)
q值
P值
受热前
37.13±0.18
热应激后
39.64±0.32
>18.6
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<0.01
热习服后
38.85±0.24
>5.1
<0.01
小鼠在热环境下不论热应激抑或热习服后肛温都明显高于受热前。热应激后升高2.51℃，P<0.01，热习服后第5天肛温开始下降，至第9天下降为38.85℃，降幅为0.79℃，与热应激后相比P<0.01，且精神状态好于第一天，唾液分泌也大为减少，说明小鼠对热已适应，热习服形成。
2.2 睾丸重量、重量指数与含水量的变化(见表2)表2 热应激与热习服后睾丸重量与含水量的变化 组 别
睾丸重量(g)
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睾丸重量指数
(%)
睾丸含水量(g)
对照组
159.16±25.90
0.580 4±0.11
131.35±22.22
应激组
156.10±13.02
0.589 5±0.06
131.04±11.78
习服组
, 百拇医药
129.38±19.40
0.582 9±0.07
113.03±21.05
F值
3.31
0.02
2.6
P值
0.07
0.98
0.12
热应激组与热习服组睾丸重量指数与对照组比较均无显著差异，且都在正常范围。睾丸重量与含水量各组之间也无统计学差异，但热习服组较之热应激组和对照组下降较多。
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2.3 畸形精子的变化(见表3)表3 热应激与热习服后畸形精子的变化 组别
受检鼠数(只)
受检精子数(个)
畸形精子
F值
P值
总数
%
对照组
5
2 500
367
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14.68±7.40
应激组
5
2 500
159
6.36±1.51
4.2
0.04
习服组
5
2 500
324
13.42±3.78
, 百拇医药
从表3结果可见，小鼠畸形精子数热习服组与对照组无差异，但热应激组畸形精子数明显减少，P<0.05。
3 讨论
哺乳类动物睾丸对热十分敏感，温度升高数度即可造成睾丸损害。睾丸重量的变化可反映生殖系统损伤的程度。虽然随着热习服过程的进行，小鼠肛温由热应激时的39.64℃逐渐降到38.85℃(P<0.01)，且稳定在此水平。但由于热习服早期大量出汗导致机体和含水量较多的器官如睾丸失水，自发饮水又不足以补充失水量[5]，导致热习服后期虽然出汗量减少但仍存在睾丸脱水现象。本实验热习服组睾丸重量减轻、含水量下降正说明此。睾丸重量减轻的同时，小鼠体重也因机体失水而减轻，故而睾丸重量指数可无变化，说明睾丸重量指数不适作为观察生殖系统热效应的敏感指标。
精原细胞经一系列分裂增殖最终形成精子，睾丸精子进入附睾后经过大约11～16天才能转变为成熟精子[6]。精子发生过程中的各级生精细胞对温度的敏感性不同，各研究者的实验结果也不同。Asdell认为[7]，精原细胞对温热比较耐受，早期精子细胞及晚期精母细胞比较敏感；Payne[8]研究了实验性隐睾，认为最早变化的是精子；国内的研究则认为精子不受热影响[9]。各类生精细胞的退化顺序与作用的时间、次数及温度有关，认为在38℃环境下不会造成睾丸的热损伤效应[10]，只有使睾温升高至41～42℃才具有抑制生精作用，并认为这可能是人、兔、鼠等哺乳类动物睾丸的临界温度。另有观点则认为热是一种应激原，对机体具有刺激作用，温热睾丸后间质细胞功能略有增强[11]。本次实验热应激下畸形精子数明显减少，提示在35～36℃热环境睾丸精子在附睾的发育可能存在热应激反应，应激反应调动机体的保护潜能，从而降低附睾精子的自发畸变率，但其机理尚待进一步探讨。
, 百拇医药
(本实验数据处理得到本校医学统计学教研室陈红兵讲师指导，特致谢意!)
基金项目：军队指令性课题
作者简介：卢晓翠(1966—)，女，四川人，实验师，从事热环境对机体影响的研究。
参考文献：
[1]邹蕤宾.人工加温对睾丸生精作用的影响[J].中华医学杂志，1974，6：365.
[2]Rock J.et al.American Journal of Obstetrics ＆ Cynecology，1965，93：793.
[3]Fahion.M.S，et al.Fertility ＆ Sterility，1977，28(8)：828.
, http://www.100md.com
[4]卢晓翠.实验动物精子制片的改良方法.中华预防医学杂志，1993，27(5)：307.
[5]张虎山.热习服过程水盐代谢规律探讨[A].全军第四次中暑防治学术会议汇编[C].北京：1987.65.
[6]王国钦.化学物的生殖毒理[A].见：李寿祺.卫生毒理学基本原理和方法[M].第一版.成都：四川科技出版社，1987.273.
[7]Asdell S A，et al.Anatornical Record，1941，80：145
[8]Payne J M.Journal of Pathology ＆ Bacteriology，1956，71：117.
[9]张汇泉，朱文化.温水加热对大白鼠睾丸组织学影响的定量研究[J].生殖与避孕，1982，2(4)：35.
[10]温泉法，王兰兴，范正平.低剂量辐射和高温复合暴露对大鼠精子发生的影响[J].海军军事医学，1991，12(2)：11.
[11]朱继业，王一飞，吴明章.电吹风透热对睾丸精子发生和间质细胞影响的组织学和组化学观察[J].生殖与避孕，1982，2(3)：37.
收稿日期：1999-04-23；修回日期：1999-07-09, http://www.100md.com
单位：第一军医大学军队卫生学教研究，广东 广州 510515
关键词：热应激；热习服；睾丸；精子
中国工业医学杂志990503
摘要：目的 探讨热应激与热习服对小鼠睾丸与精子的影响。方法 15只ICR小鼠分为热习服(Ⅰ组)、热应激(Ⅱ组)和常温对照组(Ⅲ组)。Ⅰ组小鼠每天上午移入人工热室(干球36℃，相对湿度68%)暴露60mim，连续9d，记录肛温。Ⅱ组仅在热习服最后一天与Ⅰ组同时进行热暴露，平时与Ⅲ组同在室温(15～20℃)。实验结束后观察3组小鼠睾丸重量、睾丸重量指数、睾丸含水量和畸形精子数等指标。结果 在热环境下Ⅰ、Ⅱ组肛温都高于受热前。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组睾丸的含水量分别为(113.03±21.05)g、(131.04±11.78)g、(131.35±22.22)g；重量指数为0.582 9±0.07、0.589 5±0.06、0.580 4±0.11，P>0.05；热习服组畸形精子率为(13.42±3.78)%，与对照组的(14.68±7.40)%相比P>0.05，而热应激组畸形精子数明显减少，畸形率仅为(6.36±1.51)%，P<0.05，与高温(睾温达41～42℃)下精子畸形率升高的报道相反。结论 提示精子在附睾的分化发育可能存在温热应激效应，但其机理尚待进一步探讨。
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Effects of two modes of heat exposure on testes and sperms in mice
LU Xiao-cui LUO Hai-ji SUN Jun-song
Department of Military Hygiene，The First Military Medical College，Guangzhou 501515，China
Abstract：Objective To study the effects of heat stress and heat acclimatization on testes and sperms of mice.Methods Fifteen male ICR mice were divided into heat acclimatization group(group I)，heat stress group(group Ⅱ)，and control group(group Ⅲ).Mice of group I were acclimatized the thermal environment for nine days，one hour a day in manual thermal room at 36℃(dry bulb temperature)and relative humidity 68%.Group Ⅱ and group Ⅲ were fed at the ambient temperature of 15～20℃，but group Ⅱ were exposed with group Ⅰ together in the same manual thermal room in ninth day.The weight of testes，weight index of testes，water content in testes，and the number of spermatic malformation were observed at the end of experiment.Results The anal temperatures of the mice in group Ⅱ and group Ⅰ significantly increased under above thermal environment.The water contents of testes in three groups were(113.03±21.05)g，(131.04±11.78)g，(131.35±22.22)g respectively，and the weight indices of testes were all in normal range.There was no difference in the number of spermatic malformation in heat acclimatization group(13.42±3.78)% compared with control group(14.68±7.40)%，but the heat stress group(6.36±1.51)% showed obviously decreased.Conclusion There might be some heat stress effects on the differentiation and development of spermatids， the mechanism needs further investigation.
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Key words：Heat stress；Heat acclimatization；Testes；Sperm
精子发生受下丘脑-垂体-睾丸激素的调控，并必须经过附睾的孵育才能达到功能上的成熟，而适宜的温度对精子发生来说也是必不可少的。热对精子发生的抑制作用已为一些研究者所肯定[1～3]。但热应激状态下精子的变化情况少有研究，为此将笔者的实验结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验动物
选用本校实验动物中心提供的ICR小鼠，6～8周龄，体重18～20g。按体重大小随机分为热习服、热应激和常温对照3个组，每组5只。观察1周后开始实验。实验期间常规饲料自由摄食饮自来水。
1.2 热暴露方法
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热习服组每天上午将小鼠移入人工热室(干球35～36℃、相对湿度67%～68%)暴露60min，连续9天，并观察记录小鼠受热前后肛温变化情况，以确定热习服否。热应激组是平时在动物房中饲养(室温15～20℃)，与热习服组最后一天同时进行热暴露60min。对照组不作任何处理。
1.3 实验方法
热暴露结束后将3组小鼠活杀观察下列指标。
1.3.1 睾丸重量及其重量指数测定 小鼠处死前称体重，处死后取出两侧睾丸称重量，计算各鼠睾丸重量指数。
1.3.2 睾丸含水量 将称重后的双侧睾丸在105℃烘至恒重，计算干、湿重之差，即为睾丸含水量。
1.3.3 畸形精子数 按精子制片改良法[4]制片，油镜下计数每只小鼠500个精子中出现的头部畸形精子数。
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全部数据由SAS软件系统处理。
2 实验结果
2.1 肛温的变化(见表1)
表1 小鼠热暴露前后肛温的变化 时 间
肛温(℃)
q值
P值
受热前
37.13±0.18
热应激后
39.64±0.32
>18.6
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<0.01
热习服后
38.85±0.24
>5.1
<0.01
小鼠在热环境下不论热应激抑或热习服后肛温都明显高于受热前。热应激后升高2.51℃，P<0.01，热习服后第5天肛温开始下降，至第9天下降为38.85℃，降幅为0.79℃，与热应激后相比P<0.01，且精神状态好于第一天，唾液分泌也大为减少，说明小鼠对热已适应，热习服形成。
2.2 睾丸重量、重量指数与含水量的变化(见表2)表2 热应激与热习服后睾丸重量与含水量的变化 组 别
睾丸重量(g)
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睾丸重量指数
(%)
睾丸含水量(g)
对照组
159.16±25.90
0.580 4±0.11
131.35±22.22
应激组
156.10±13.02
0.589 5±0.06
131.04±11.78
习服组
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129.38±19.40
0.582 9±0.07
113.03±21.05
F值
3.31
0.02
2.6
P值
0.07
0.98
0.12
热应激组与热习服组睾丸重量指数与对照组比较均无显著差异，且都在正常范围。睾丸重量与含水量各组之间也无统计学差异，但热习服组较之热应激组和对照组下降较多。
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2.3 畸形精子的变化(见表3)表3 热应激与热习服后畸形精子的变化 组别
受检鼠数(只)
受检精子数(个)
畸形精子
F值
P值
总数
%
对照组
5
2 500
367
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14.68±7.40
应激组
5
2 500
159
6.36±1.51
4.2
0.04
习服组
5
2 500
324
13.42±3.78
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从表3结果可见，小鼠畸形精子数热习服组与对照组无差异，但热应激组畸形精子数明显减少，P<0.05。
3 讨论
哺乳类动物睾丸对热十分敏感，温度升高数度即可造成睾丸损害。睾丸重量的变化可反映生殖系统损伤的程度。虽然随着热习服过程的进行，小鼠肛温由热应激时的39.64℃逐渐降到38.85℃(P<0.01)，且稳定在此水平。但由于热习服早期大量出汗导致机体和含水量较多的器官如睾丸失水，自发饮水又不足以补充失水量[5]，导致热习服后期虽然出汗量减少但仍存在睾丸脱水现象。本实验热习服组睾丸重量减轻、含水量下降正说明此。睾丸重量减轻的同时，小鼠体重也因机体失水而减轻，故而睾丸重量指数可无变化，说明睾丸重量指数不适作为观察生殖系统热效应的敏感指标。
精原细胞经一系列分裂增殖最终形成精子，睾丸精子进入附睾后经过大约11～16天才能转变为成熟精子[6]。精子发生过程中的各级生精细胞对温度的敏感性不同，各研究者的实验结果也不同。Asdell认为[7]，精原细胞对温热比较耐受，早期精子细胞及晚期精母细胞比较敏感；Payne[8]研究了实验性隐睾，认为最早变化的是精子；国内的研究则认为精子不受热影响[9]。各类生精细胞的退化顺序与作用的时间、次数及温度有关，认为在38℃环境下不会造成睾丸的热损伤效应[10]，只有使睾温升高至41～42℃才具有抑制生精作用，并认为这可能是人、兔、鼠等哺乳类动物睾丸的临界温度。另有观点则认为热是一种应激原，对机体具有刺激作用，温热睾丸后间质细胞功能略有增强[11]。本次实验热应激下畸形精子数明显减少，提示在35～36℃热环境睾丸精子在附睾的发育可能存在热应激反应，应激反应调动机体的保护潜能，从而降低附睾精子的自发畸变率，但其机理尚待进一步探讨。
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(本实验数据处理得到本校医学统计学教研室陈红兵讲师指导，特致谢意!)
基金项目：军队指令性课题
作者简介：卢晓翠(1966—)，女，四川人，实验师，从事热环境对机体影响的研究。
参考文献：
[1]邹蕤宾.人工加温对睾丸生精作用的影响[J].中华医学杂志，1974，6：365.
[2]Rock J.et al.American Journal of Obstetrics ＆ Cynecology，1965，93：793.
[3]Fahion.M.S，et al.Fertility ＆ Sterility，1977，28(8)：828.
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[4]卢晓翠.实验动物精子制片的改良方法.中华预防医学杂志，1993，27(5)：307.
[5]张虎山.热习服过程水盐代谢规律探讨[A].全军第四次中暑防治学术会议汇编[C].北京：1987.65.
[6]王国钦.化学物的生殖毒理[A].见：李寿祺.卫生毒理学基本原理和方法[M].第一版.成都：四川科技出版社，1987.273.
[7]Asdell S A，et al.Anatornical Record，1941，80：145
[8]Payne J M.Journal of Pathology ＆ Bacteriology，1956，71：117.
[9]张汇泉，朱文化.温水加热对大白鼠睾丸组织学影响的定量研究[J].生殖与避孕，1982，2(4)：35.
[10]温泉法，王兰兴，范正平.低剂量辐射和高温复合暴露对大鼠精子发生的影响[J].海军军事医学，1991，12(2)：11.
[11]朱继业，王一飞，吴明章.电吹风透热对睾丸精子发生和间质细胞影响的组织学和组化学观察[J].生殖与避孕，1982，2(3)：37.
收稿日期：1999-04-23；修回日期：1999-07-09, http://www.100md.com