基本信息
- 项目名称：
- 杀虫剂啶虫脒影响雄性小鼠生殖功能的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品首次系统地研究了啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的影响及作用机制。研究发现：啶虫脒可以通过其代谢产物间接诱导睾丸中的氧化应激对雄性小鼠的生殖功能产生毒害作用。本研究结果不仅为进一步研究啶虫脒对人类生殖的危害提供依据，而且全面评估了啶虫脒的生殖毒性，为合理使用杀虫剂奠定基础；同时探索氧化应激的作用机制，以寻找减轻杀虫剂生殖毒性的方法，确保人类和动物的生殖健康。
- 详细介绍：
- 研究背景：生殖功能是人类和动物生存繁衍的基础。世界卫生组织数据显示，目前全球的不孕不育率高达15%左右，不育症已成为全球面临的严重问题。大量的研究表明，杀虫剂的广泛使用是造成男性不育的重要原因。啶虫脒是一种氯化烟酰亚胺类新型杀虫剂，在国内外得到了广泛应用，目前市场占有量为全球杀虫剂的15-20%。国内外关于啶虫脒的研究主要集中在神经系统方面，目前还未见关于影响雄性生殖功能的报道。 试验设计：以杀虫剂啶虫脒为研究对象，以雄性小鼠为实验动物，实验共设五组（啶虫脒、啶虫脒+VE作实验组；油、VE和空白作对照组），通过检测小鼠的精液品质、血浆睾酮水平及雄激素敏感器官重量的变化、生精器官的显微和超微结构来研究啶虫脒是否对雄性生殖功能产生毒害作用；通过检测氧化应激因子（MDA、NO、NOS、羟自由基）和抗氧化酶（CAT、GSH-Px、T-SOD、GSH、T-AOC）的变化、p38活性变化和添加VE来研究啶虫脒的毒害作用是否与氧化应激有关；进一步通过检测睾丸和肝脏中啶虫脒的残留以及血浆肝功能指标（ALT、AST、ALP）的变化来确定啶虫脒对雄性生殖是直接作用还是通过其代谢产物间接作用。 研究结论： 1.啶虫脒损害了雄性小鼠的生殖功能； 2.啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的损害与氧化应激有关； 3.啶虫脒主要是通过其代谢产物间接作用于雄性小鼠的生殖功能。 研究意义：不仅为进一步研究啶虫脒对人类生殖的危害提供依据，而且全面评估了啶虫脒的生殖毒性，为合理使用杀虫剂奠定基础；同时探索氧化应激的作用机制，以寻找减轻杀虫剂生殖毒性的方法，确保人类和动物的生殖健康。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：旨在全面认识啶虫脒的生殖毒性，为进一步研究啶虫脒对人类生殖的危害提供依据，也为合理使用杀虫剂提供基础数据；同时寻找减轻杀虫剂生殖毒性的方法，确保人类和动物的生殖健康。 基本思路：以杀虫剂啶虫脒为研究对象，以雄性小鼠为实验动物，共设五组（啶虫脒、啶虫脒+VE作实验组；油、VE和空白作对照组），首次系统研究啶虫脒的生殖毒性和作用机制。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性:实验设计严密合理，从多个角度论证氧化应激的作用机制，避免单一方法所得结果的偶然性，增强结论的说服力。 先进性:采用了包括免疫印迹、LC-MS/MS等多种先进方法，使研究水平从个体层次上升到细胞分子水平。 独特之处： 1.首次系统研究了啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的影响及机制。 2.研究涵盖分子、细胞、整体三个层次，避免了单一水平的缺陷，充分体现了整合生物学的理念。
应用价值和现实意义
- 生殖功能是人类生存和繁衍的基础，目前全球不孕不育率高达15%左右，杀虫剂的广泛使用是造成男性不育的重要因素。作品首次系统地研究了啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的影响和作用机制，为进一步研究啶虫脒对人类生殖的危害提供依据。 1.有助于全面认识啶虫脒的生殖毒性，为合理使用杀虫剂奠定基础； 2.在实际生活中，适当服用一定量的VE可以减轻啶虫脒的毒害作用。
学术论文摘要
- 本文目的是研究啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的影响及作用机制。50只成年昆明公鼠(25-30g)被随机分为5组(n=10/组；对照，空白，啶虫脒处理组，啶虫脒和维生素E组，维生素E组)。实验结果发现，啶虫脒明显降低了小鼠的体重和雄激素敏感器官的重量，并且降低了血浆睾酮的水平，还降低了精子的数量、存活率、活力和顶体完整率。另外，啶虫脒还破坏了睾丸的曲细精管、降低了精子的生成，损坏了间质细胞、支持细胞和生精细胞的结构。进一步的研究还发现，啶虫脒明显增加了睾丸中丙二醛(MDA)、一氧化氮（NO）、一氧化氮合酶（NOS）和羟自由基的水平；降低了过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、总超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽（GSH）和总抗氧化能力（T-AOC）的活性，并激活了p38途径，而且维生素E能够明显降低啶虫脒对睾丸的损害作用，这表明啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的损害作用与氧化应激有关。另外，实验还发现啶虫脒在睾丸中的浓度远低于肝脏中的浓度并且使血浆中AST、ALT 和 ALP的水平升高，这表明啶虫脒可能通过其代谢产物诱导睾丸内的氧化应激，影响雄性小鼠的生殖功能。
获奖情况
- 期刊论文： 1.“Oxidative stress: role in acetamiprid-induced impairment of the male mice reproductive system”. Agricultural Sciences in China（SCI期刊），2011，10（5）：786-796.（封面论文）； 2.“啶虫脒通过氧化应激损害小鼠睾丸的超微结构”已被《畜牧兽医学报》录用，将于2011年10月刊登。 所获奖励： 1.2010年，第二届“含弘杯”学生课外学术科技竞赛校级二等奖； 2.2011年，第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛市级特等奖。
鉴定结果
- 科技查新结论：在所检索的文献范围内，除委托查新项目组研究成果外，未见啶虫脒对雄性小鼠生殖功能的影响以及作用机制是否与氧化应激有关的相关报道，具有新颖性。
参考文献
- 本研究使用的技术： （1）精液品质的鉴定：按Elbetieha等所述方法进行鉴定和评价。 （2）血浆睾酮水平的检测：通过ELISA进行检测。 （3）睾丸细胞超微结构的变化：采用透射电镜检测。 （4）p38激活状态的检测：采用Western blot检测。 （5）啶虫脒在组织中残留量的检测：采用LC-MS/MS检测。 （6）肝功能的检测：按Manna 等所述方法利用生化自动分析仪检测。 文献检索目录： [1].Elbetieha A，Da'as SI，Khamas W，et al. Evaluation of the toxic potentials of cypermethrin pesticide on some reproductive and fertility parameters in the male rats[J]. Arch Environ Contam Toxicol，2001，41(4): 522-528. [2].Manna S，Bhattacharyya D，Mandal TK，et al. Repeated dose toxicity of alfa-cypermethrin in rats[J]. J Vet Sci，2004，5(3): 241-245. [3].Tae HJ，Jang BG，Ahn DC，et al. Morphometric studies on the testis of Korean ring-necked pheasant (Phasianus colchicus karpowi) during the breeding and non-breeding seasons[J]. Vet Res Commun，2005，29(7): 629-643. [4].程群，林碧芬，黄萍，等. LC—MS／MS测定茶叶中吡虫啉和啶虫脒残留量[J]. 福建轻纺,2009(10): 49-51.
同类课题研究水平概述
- 啶虫脒是一种新型广谱杀虫剂，在国内外应用十分广泛，因而其安全性受到了广泛关注。目前国内外对于啶虫脒的研究主要有几个方面： 1.啶虫脒主要作用于神经系统，但对机体功能也具有十分广泛的影响。 Tan等研究发现啶虫脒可以异常激活昆虫神经系统乙酰胆碱受体的活性。Kocaman等研究发现啶虫脒对体外培养的人外周淋巴细胞具有遗传毒性。 2. 啶虫脒对动物生殖功能的影响 Mylchreest等通过使妊娠期雌性动物接触杀虫剂发现其子代雄鼠成熟后睾丸肿胀，间质细胞胞浆肥大，曲细精管延长且存在大量多核精原细胞，精子生成量减少。尽管目前没有啶虫脒对哺乳动物生殖功能作用的报道。但Fernandez等的研究表明啶虫脒能够影响不同品种种禽的产蛋量、孵化率、胚胎存活率和14d雏禽存活率。李广领等报道实验鼠长期摄取中高剂量啶虫脒会导致乳腺癌及下一代肋骨畸形。 3. 啶虫脒在机体内的降解 Tomizawa等研究发现啶虫脒可以通过胃肠道吸入后在人和哺乳动物体内很快分解为6-氯霉素酸。庾琴等发现啶虫脒在植物体内几乎不降解，在油菜、黄瓜等常见蔬菜中有较长的半衰期，而且土壤和水中也残留有一定的啶虫脒。 4. 啶虫脒残留的检测 啶虫脒在生物体内代谢很快，利用HPLC(高效液相色谱法)与SPE（固相萃取）相结合已成功实现了从茶叶、土壤和水中检测残留的啶虫脒。用SPE和液相色谱质谱联用(HPLC/MS)的方法也从饮用水、蜂蜜、水果和蔬菜中检测到了啶虫脒。以上这些方法所需的样品量较大，而小鼠的各组织较小，这些方法都无法检测到其中啶虫脒的残留。 5. 啶虫脒对抗氧化酶活性的影响 啶虫脒能够改变树干叶内多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)的活性，而且啶虫脒在细菌中不仅能提高SOD和CAT的活性，还能产生新的SOD同功酶以对抗氧化应激，同时啶虫脒不仅可以改变体内抗氧化酶的活性，其代谢产物还能作为烟碱的激动剂和诱导性一氧化氮合酶（iNOS）的抑制剂。 尽管目前有较多关于啶虫脒的研究，但以下问题仍需要进一步研究： （1）啶虫脒对雄性动物的生殖功能是否有毒害作用； （2）啶虫脒的作用是否与氧化应激有关； （3）如何检测啶虫脒在小鼠各组织中的残留。
