氟化物对生殖系统的影响

　　中国地方病学杂志

　　1999年第18卷第1期No.1 vol.18 1999

张爱君　朱岱

　　 关键词：氟化物 生殖系统

　　近年来，氟化物对生殖系统的影响逐渐引起人们的观注，而且也在印度和世界上一些受氟中毒危害的人群中发现了广泛流行的不育症。高氟区不育症男子精液的含氟量、精子自毙率、精子密度及不育的总率均显著高于非高氟区^[1]。21名男性晚期氟中毒病人中11人有阳萎症状^[2]。Schulz和Lamb及Udall和Keller报道，氟化氟毒性与动物的生殖力下降呈正相关。Vogel观察到接触氟化钠的果蝇繁殖力稍低。也有人认为氟化物对精子发生没有副作用，表明氟不存在诱变作用^[3]。氟中毒时动物的生殖器官结构及代谢发生改变，繁殖能力降低，这均说明氟化物对生殖系统的损害。为便于同行们了解这方面的进展情况，笔者对有关的国内外资料进行了概述。

　　1　氟化物对生殖器官的损伤

　　Chinoy和Sequeira给大鼠服用10～20mg/kg.d NaF 30天，引起大鼠睾丸、附睾、输精管的组织学改变。当直接将微量NaF逆行方向注射到大鼠输精管末端时，也能引起生殖器官结构和代谢的改变，生殖力下降。输精管中糖元水平显著增加，这可能与糖类代谢作用的某些酶活性有关，或因精子密度降低而使输精管中糖元利用减少。前列腺蛋白质水平显著增加。Macuch等报告，氟化物干扰了氨酰—tRNA加合物结合到核糖核蛋白体RNA模板上，这一结果对说明多肽结构的损害是很可靠的。Underwood用两种剂量NaF处理动物，睾丸琥珀酸脱氢酶的活性明显降低，说明睾丸的氧化代谢作用受到影响。另有报道，给鼠投用NaF后，对Leydig细胞及核直径未产生影响，由此可知，睾丸的雄核生殖可能也无改变。投用NaF后，附睾中的三磷酸腺苷酶和唾液酸水平，前列腺中的酰基载体蛋白、蛋白质，精囊的果糖，输精管中的糖元以及这些器官的组织学均发生了改变，这些改变也许是减少了终器对雄性激素反应的结果^[4]。Susheela和Kumar报道，每天口服10mg/kg NaF的家兔，间隔不同时间后，输精管和输尿管的上皮细胞粘膜受到破坏和磨损，输精管粘膜微粒明显减少^[5]。大鼠和小鼠的实验研究揭示，精子发生受抑制是由于精小管大面积损伤导致细胞剥脱，胞质空泡形成和核固缩所致。此外，用剂量为每公斤体重10mg NaF处理动物30天后，尽管血清睾丸激素值接近正常，但附睾、输精管和副性器官功能被损害。Narayana等给大鼠10mg/kg NaF连续50天，睾丸胆固醇无明显改变。组织细胞测量表明，Leydig细胞及其核直径有显著性改变。Zahvoronkov和Strochkova报道，蛋白质合成系统障碍出现Leydig细胞干重降低和细胞化学改变支持这些结果。看来，氟化物似乎干扰雄核发育。

　　取决于雄性激素循环值的靶器官（附睾和其它附属性器官）结构与功能在氟中毒后受到损害，导致实验动物繁殖力衰退，这种衰退可能影响地方病区的人群。氟的影响可能在受体，即通过改变受体的浓度或结构抑制睾丸激素在靶器官上作用。这些解释得到磷脂浓度改变的进一步支持，尤其是用氟化物处理后精膜中对于激素受体转换最重要的磷脂酰肌醇的降低^[3]。Kulbir发现，氟中毒后小鼠的曲精小管退化坏死，精子的发生停止，在各级生精细胞中以精子细胞受损最明显^[6]。宁可钦等对氟中毒大鼠睾丸间质细胞的超微结构进行了形态学研究，发现间质细胞有明显损伤，以线粒体和滑面内质网的变化最显著。支持细胞溶酶体增多，胞质空泡化，细胞功能趋于低下，甚至整个细胞退化萎缩^[7]。

　　唾液酸是细胞膜上的一种糖蛋白，是细胞膜负电荷的主要来源。吴南屏等发现，高氟可致子鼠睾丸组织中唾液含量明显升高，这可能是使糖蛋白分解代谢降低或合成增加所致,表明氟可对睾丸组织细胞膜造成一定成度的损伤。乳酸脱氢酶的同功酶（LDH-x）仅存在于成熟雄性生殖细胞内，且主要分布在线粒体内，对精子的发生和成熟起着重要作用。睾丸组织中LDH-x活性明显高于对照组，说明成熟精子数量增加，意义尚不清楚。睾丸组织中LDH活性未发生显著改变，可能是因血睾屏障作用使睾丸组织氟含量低于血液所致^[8]。甄炯等给Wistar大鼠饮100mg/L和250mg/L含氟水3个月后，电镜下可见睾丸间质细胞微绒毛减少，线粒体减少和损伤^[9]。袁淑德等的实验结果表明，亚急性氟中毒和慢性氟中毒大鼠睾丸间质细胞的功能均受到损害，且睾丸间质细胞似乎比垂体LH细胞对氟化物的毒性作用更加敏感。慢性氟中毒时垂体LH细胞受损，前列腺的相对重量有随饮水含氟量升高而降低的趋势^[10]。

　　2　氟化物对精子及卵子的损伤

　　Chinoy等报道，用氟化钠染毒的大白鼠精子密度减少，运动力减弱，精子顶体的完整性、形态及代谢均发生改变。但氟诱导的改变期较短，停止染毒2个月后，就可得到恢复。当给家兔口服20mg/kg和40mg/kg NaF 30天后，家兔附睾尾精子的能动力显著下降（P＜0.001），与剂量呈正相关。精子数量减少，活动迟钝，头与头粘连，无鞭毛形成，生育力分别下降至33％和0。有报道氟能直接抑制纤毛组织中纤毛蛋白三磷酸腺苷酶活性，或者由于中段线粒体组织某些结构的改变，其它若干酶活性也下降，尤其是二价金属阳离子起辅助作用的酶。因此，精子中的三磷酸腺苷酶、虎珀酸脱氢酶、酸性磷酸酶的活性均明显降低，这可能是由于镁、钙或锌等金属蛋白的存在所致。附睾蛋白作为精子的抗原性和生存力是重要的，故精子蛋白减少可降低精子的能动力和生育力^[11]。Mcivor等报道，氟能使完整的细胞明显的溢出钾离子。精子中钠和钾的含量显著降低，这可能是由于有效的钾溢出扰乱了电解质平衡，从而导致精子能力减弱。Schoff和Lardy已经证实，氟化物和咖啡因对公牛精子代谢和能动力有影响，在氟离子的作用下，精子的能动力、糖酵解及生物氧化均发生改变。氟化物能阻滞蛋白磷酸化，使精子组织匀浆蛋白磷酸化凝固。用30mmol氟化物处理精液，20min内精子呈固定状态，且鞭状体被游离成一条线形。Jagiello等用不同浓度NaF对鼠、羊卵母细胞培养，发现高浓度NaF可导致卵母细胞染色体损伤，认为NaF对哺乳类卵母细胞是一种潜在的诱变剂。Mohamed等给动物饮高氟水3～6周后，睾丸精母细胞染色体畸变率明显高于对照，并呈剂量—依赖关系。Chinoy发现，NaF对体外人精子作用20min后，致使精子膜损伤，溶酶体活性降低，精子膜完整性的改变可能是附睾中三磷酸腺苷酶减少所致,使精子的结构和功能都发生了改变，最终导致不育，硝酸银染色显示精子头部拉长，顶体和成圈状尾部缺失，在氟化物有效量为250mmol时精子能动性明显降低^[12]。Kumar等发现，接触氟化物的兔子精细胞和附睾精子的鞭毛、顶体、胞核中大量的结构缺损，包括微管缺乏、鞭毛轴丝完全缺失、结构和外密度纤微数值异常、纤维鞘破裂、鞭毛中段线粒体结构缺损，顶体从胞核的扁平表面分离和脱离^[13]。Pillai等观察了高氟环境下淡水鱼受精卵的发育情况，发现处于高氟环境的受精卵氟含量增高，发育缓慢，重量减轻^[14]。动物实验发现，给大鼠饮用130mg/L的含氟水可导致大鼠精子的数目减少，畸形率增高，精子的头部表现为不定形，香蕉状，双头及无钩等畸形，精子的活动率及I、Ⅱ级活动度的精子比例也显著低于对照，在后移胞质中不形成轴丝及线粒体鞘变性等^[15，16]。NaF对小鼠生殖细胞具有遗传毒作用，使睾丸初级精母细胞染色体的畸变增加，精子的畸形率增加^[17]。有人认为氟对精子的诱变作用随NaF剂量的增加而增加。由此推测其机制可能是氟作用于精子形成的某一过程，遗传物质的分子结构发生改变，或是作用于成熟的精子，使其物理性状发生改变^[18]。

　　3　氟化物对生殖内分泌的影响

　　Kanwar发现，当氟化物浓度为10mg/L时睾丸酮合成受抑制，100mg/L时睾丸酮产量明显减少（P＜0.01）,在200mg/L时睾丸酮抑制程度最大^[19]。Chinoy研究结果证实，染毒小鼠血清睾丸酮水平比对照组低40％，印度古吉拉特地区饮用含氟3～4mg/L水5～7年的人群循环睾丸激素值有轻微改变。Neelam等报道，印度安得拉邦、旁庶普邦高氟区居民无生育力者率很高，这可能是由于睾酮转化成它的强有力代谢物（5α-二氢睾酮和5α-二氢睾酮还原酶）的功能改变，或是由于性激素受体相互作用功能受到损害及由于氟的作用导致前列腺素E₂和前列腺素PGF₂增加引起靶组织反应能力受到损伤所致。已知这两种前列腺素对男性生殖系统有明显的抗雄激素的作用^[20]。Tokar和Savchenke报道，氟中毒患者血清睾丸激素值低，促卵泡成熟激素（FSH）和黄体酮激素（LH）升高。摄入10mg/kg体重氟化物50天后，睾丸3β羟甾类脱氢酶（将脱氢表雄酮变为雄甾烯二酮）、17β羟甾类脱氢酶（将雄甾烯二酮转化为睾酮）有少量下降^[3]。袁淑德等对氟中毒大鼠垂体—性腺轴功能进行研究，结果表明亚急性中毒时血清睾酮水平降低，LH水平显著升高，但垂体LH含量不变。慢性中毒时血清睾酮水平降低，且与饮水含氟量呈剂量—效应关系。但血清LH水平不变，而垂体LH含量则有降低趋势，提示在氟化物较长时间作用下，垂体LH细胞的功能受到了某种程度的损害，使LH的合成减少，其结果是LH贮备池减少，最终导致LH释放池相应减少，这可能是血清LH不升高的原因^[10]。有人观察到地方性氟中毒患者血浆前列腺素有改变。与健康男性老人和非病区养老院老人相比，氟中毒患者血浆前列腺素E/F比值明显升高。根据细胞培养所得的前列腺素E/F比值升高是一种衰老信号的见解，认为地方性氟中毒患者呈现过早衰老的现象^[21]。陈培忠等对地方性氟中毒重病区（饮水含氟量4.03～4.90mg/L）20～55岁成年男性有关生殖内分泌指标进行了检测，结果显示，血清睾酮水平明显低于对照（P＜0.01），而LH、FSH含量则显著增高（P＜0.001），作者认为，可能是睾酮水平降低代偿性引起垂体分泌的增加，导致血清中LH、FSH水平升高^[22]，表明高氟能影响成年男性的生殖内分泌功能。

　　氟化物对生殖系统的影响是多方面的。首先，氟能使生殖器官的结构、超微结构及代谢等均受到损伤，致使生精功能、精子生存的内环境等发生改变，生殖内分泌功能紊乱，性激素、相关酶类等活性改变。作用于细胞染色体而使生殖细胞畸变，这就是氟化物所谓的“遗传毒性”。氟化物还能直接作用于精子或卵子使其形态和功能发生改变。所有上述诸因素均能使生育力下降，最终导致不孕或造成遗传疾病，其发病机制如何还有待于研究。但无论是从地方性氟中毒的防治，还是从优生优育，提高人类素质方面，深入研究氟化物的生殖毒性是非常必要的。

　　作者单位：吉林省地方病第一防治研究所，白城市　137000

　　作者简介：张爱君，男，1960年生，主管医师

　　参考文献

　　[1] 刘鸿德，等.高氟区男性不育症调查分析[J].苏州医学院学报，1988，8（4）：297

　　[2] Siddigui AH.Fluorosis in Nalgonda district,Haderabad-Deccan[J].British Med J,1955,2(10):1408

　　[3] 吴杰译.氟化物对大鼠睾丸生殖甾醇的影响[J].地方病译丛，1994，5：37

　　[4] Chinoy NJ,Sequeira E.Fluoride induced biochemical changes in reproductive organs of mals mice[J].Fluoride,1989,22(2):78

　　[5] Susheela AK,et al.Prevalence of endemic fluorosis with gastrointestinal manifestations in people living in some North-Indian villages[J].Fluoride,1993,26(2):97

　　[6] Kulbir K.Histological findings of mice testes following fluoride ingestion[J].Fluoride,1980,13(4):160

　　[7] 宋可钦，等.慢性氟中毒大鼠睾丸和前列腺的超微结构观察[J].中国医科大学学报，1990，19（5）：339

　　[8] 吴南屏，等.氟对大鼠子代雄鼠睾丸生化毒作用的影响[J].中国地方病学杂志，1995，14（5）：261

　　[9] 甄炯，等.氟化钠对大鼠睾丸性腺功能及形态学的影响[J].卫生毒理学杂志，1992，6

　　（2）：143

　　[10] 袁淑德，等.氟中毒对雄鼠垂体—性腺轴功能的影响[J].中国地方病学杂志，1989，8

　　（2）：75

　　[11] Chinoy NJ,et al.Effects of vitamin C and calcium on the reversibility of fluoride induced alteration in spermatozoon of rabbite[J].Fluoride,1991,24(1):29

　　[12] 张彩霞，译.人体精子体外氟化物毒性[J].国外医学医学地理分册，1996，17（2）：83

　　[13] 杨宝存，译.慢性接触氟化物的兔子精子形成中的超微结构[J].国外医学医学地理分册，1996，17（2）：83

　　[14] Pillai KS,et al.The effect of fluoride on fertilized eggs of a freshwater fish,Catla catla (Hamilton)[J].Fluoride,1987,20(1):38

　　[15] 甄炯，等.氟化钠对雄性大鼠生殖系统影响的实验研究[J].工业卫生与职业病，1993，19（4）：202

　　[16] 王爱国，等.硒氟联合作用对雄性大鼠生殖毒性的影响[J].中国地方病学杂志，1996，15（4）：202

　　[17] 赵超英，等.氟化物对小鼠生殖细胞毒性的研究[J].卫生毒理学杂志，1992，6（4）：285

　　[18] 师明中.氟化钠致小鼠精子畸形的诱变试验[J].现代预防医学，1993，20（1）：15

　　[19] 孙树杰，译.氟离子对体外睾丸酮合成的抑制[J].国外医学医学地理分册，1984，5（增刊）：49

　　[20] Chinoy NJ,et al.Studies on effects of fluoride in 36 villages of Mehsana district,North Gujarat[J].Fluoride,1992,25(3):101

　　[21] 谭郁彬.氟对机体代谢及各系统的影响[J].中国地方病防治杂志，1994，9（4）：230

　　[22] 陈培忠，等.高氟对成年男性生殖内分泌功能的影响[J].地方病通报，1997，12（2）：57

（收稿日期：19880630）