膳食诱导肥胖小鼠生殖功能变化及其与氧化应激的关系

【摘要】 目的 检测肥胖倾向(DIO)、肥胖抵抗和对照小鼠高脂饮食后性腺、数量和活动度变化以及氧化和抗氧化指标，探讨氧化应激与肥胖引起生殖功能低下的关系。方法 小鼠高脂膳食19周，分离、附睾和精囊腺，并称重，采用生化方法检测氧化抗氧化指标。结果 实验19周末，DIO组小鼠和附睾系数显著低于对照组小鼠；DIO小鼠的活动度显著低于对照组小鼠；实验19周末，DIO小鼠的丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)水平高于对照小鼠(P值均＜0.05)，DIO-R小鼠的丙二醛(MDA)水平高于对照小鼠(P＜0.05)，其他指标变化未见差异。结论 长期肥胖可能影响小鼠生殖器官的发育，影响小鼠品质。肥胖小鼠氧化应激可能与肥胖引起雄性生殖功能下降有一定的关系。

【关键词】 食品，配方；生育力；氧化性应激；肥胖症；小鼠

【中图分类号】 R 339.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1000-9817(2010)11-1299-03

Relationship Between Oxidative Stress and Reproductive Dysfunction Caused by Obesity/ZHAI Ling-ling*, ZHAO Jian, BAI Ying-long, et al.* Public Health School of Chinese Medical University, Shenyang(110001), Liaoning Province, China

【Abstract】 Objective To study the relationship between oxidative stress and reproductive dysfunction caused by obesity. Methods High-fat diet was given in 19 w. Testis, epididymis, and seminal vesicles were isolated and weighed. Oxidative indices were detected by biochemical methods. ResultsIn 19w, the testis and epididymis of DIO mice were significantly lower than the control mice. Sperm activity of DIO mice was significantly lower than control mice. The level of malondialdehyde (MDA), glutathione (GSH) of DIO mice were higher than the control mice (P

【Key words】 Food,formulated;Fertility;Oxidative stress;Obesity;Mice

据WHO官方网站提供的关于肥胖流行情况的资料显示，迄今为止，全世界的肥胖症患者已经超过了10亿，在发展中国家肥胖的发生率增长得更快，我国超重和肥胖发生率男性已达24.1%和2.8%，女性已达26.1%和5.0%［1］。研究发现，肥胖对男性生殖功能产生影响，男性体质量指数(BMI)超过25 kg/m2之后，其DNA的断裂现象便开始上升；当该指数超过 30 kg/m2时，断裂现象达到严重的程度，质量急剧下降，影响男性的生殖功能［2］，但肥胖引起生殖功能低下的具体机制还不是非常清楚。本次实验通过观察膳食诱导肥胖对雄性小鼠生殖功能的影响，检测活动度的变化及氧化应激指标的变化，探讨氧化应激对活动度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料 本研究所用实验动物为6周龄c57bl/6雄性小鼠，体重(16±2)g(购于上海，动物合格证号：SCXK(鄂) 200320005)，共49只。室温(22±3)℃，室内相对湿度(50±5)%，12 h光照。研究期间，动物可自由摄取食物和水，摄食量、体重每周记录1次。

1.2 饲料 分为基础饲料(中国医科大学动物部提供)和高脂饲料，见表1。

另外，配制高脂饲料时，每千克饲料另添加：盐酸硫胺素15 mg，核黄素15 mg，盐酸吡哆醇10 mg，叶酸10 mg，维生素K310 mg，泛酸钙50 mg，尼克酸20 mg，氯化胆碱1 mg，肌醇0.5 mg。

1.3 试验方案

1.3.1 试验步骤 动物适应性饲养1周后，将动物随机分为2组：对照组为13只，实验组为36只，对照组给予基础饲料，实验组给予高脂饲料。在实验19周时，下腔静脉抽血后全部断头处死，分离附睾，进行活动度检测，分离、附睾与精囊腺称重，检测组织的丙二醛(MDA)，SOD和谷胱甘肽(GSH)指标。

1.3.2 标本的采集与处理 、附睾和精囊腺取材，剖开腹腔，分离、附睾和精囊腺，称重并冷冻(-20℃)。

1.4 肥胖倾向(DIO)、肥胖抵抗(DIO-R)小鼠判定［3］ 实验组高脂饲料喂养19周后，按体重由高至低排序，体重增长位于上游的前1/3小鼠判定为肥胖倾向小鼠，体重增长位于下游的后1/3小鼠为肥胖抵抗小鼠，介于两者之间的弃之。

1.5 指标的检测

1.5.1 活动度检测 取出小鼠附睾，将一侧附睾放入1 mL的生理盐水中，剪碎混匀，吸管吹打30次制成悬液，用1层擦镜纸过滤，制成悬液。在室温(18～24℃)条件下，立即取置于清洁载玻片上，覆上盖玻片，镜检。连续计数1 000个左右数，并进行分级：Ⅰ，具有快速、直线的向前运动；Ⅱ，慢速或迟钝的直线或非直线向前运动；Ⅲ，具有不向前的运动；Ⅳ，不活动。总计活动的数，计算出各小鼠活动率，活动率=(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)/(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ)×100。

1.5.2 组织中MDA，SOD和GSH指标的测定 按照南京建成试剂盒说明进行。

1.6 数据处理 采用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析，实验数据用(x±s)表示，比较3组测定指标是否有差异，用单因素方差分析，随后采用LSD法进行两两比较。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 实验期内，肥胖倾向(DIO)、肥胖抵抗组(DIO-R)和对照组小鼠体重的变化 见图1。

实验前3组小鼠体重差异无统计学意义(P＞0.05)；但到实验2周末，喂高脂饲料的小鼠体重开始分化，DIO组小鼠体重显著高于DIO-R组和对照组小鼠(P＜0.01)；到实验19周结束时，DIO组小鼠体重仍显著高于DIO-R组和对照组小鼠(P＜0.01)，DIO-R组与对照组小鼠体重差异无统计学意义(P＞0.05)。

2.2 实验期内3组小鼠生殖脏器系数的变化 见表2。

实验19周末，3组小鼠、附睾和精囊腺绝对质量差异无统计学意义，但DIO组小鼠和附睾系数显著低于对照组小鼠(P＜0.01)；DIO组小鼠系数显著低于DIO-R小鼠(P＜0.01)。

2.3 实验期内3组小鼠数、活动度的比较 实验19周末，DIO小鼠和DIO-R小鼠的数高于对照小鼠，其中DIO-R数为(82.00±33.83)×106/mL，显著高于对照组(51.56±36.23)×106/mL(P＜0.05)；DIO小鼠和DIO-R小鼠的活动度低于对照组小鼠，其中DIO小鼠的活动度(31.37±13.86%)显著低于对照小鼠(49.76±21.71%)(P＜0.05)。

2.4 实验期内3组小鼠MDA，SOD，GSH比较 见表3。

实验19周末，DIO小鼠的MDA，GSH水平均高于对照小鼠(P值均＜0.05)，DIO-R小鼠的MDA水平高于对照小鼠(P＜0.05)，其他指标变化差异无统计学意义。

3 讨论

氧自由基在生物体的所有细胞都可产生，正常机体内存在一套有效的抗氧化防御系统，以清除氧自由基及其代谢产物。过量的氧自由基能攻击生物膜中的不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化作用，并因此形成脂质过氧化物，对机体产生氧化损伤。目前有研究表明，人和动物的都可以产生活性氧，如过氧化氢、超氧阴离子等，而膜上多聚不饱和脂肪酸的含量高且抗氧化酶水平相对较低，易受活性氧的攻击发生过氧化反应，导致膜损伤，进而损害生殖细胞的功能，因此维持生殖细胞活力必须清除过量的氧自由基［4］。丙二醛(MDA)是自由基与不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应的主要代谢产物，常被用来间接反应机体的自由基代谢的变化，对细胞具有严重的损伤作用。SOD是体内最主要抗氧化酶之一，是氧自由基的清除剂，可保护细胞免受损伤，对维持自由基代谢平衡起重要作用。MDA和SOD的测定相互配合，MDA含量的高低间接反应了机体细胞受自由基攻击的严重程度，而SOD活力的高低间接反应了机体清除氧自由基的能力。GSH是构成细胞防御氧化损伤机制中的第一道防线，是体内最重要的抗氧化剂以及自由基扫除剂之一。哺乳动物机体中GSH最基本的作用是与其他相关系统相互作用作为一种抗氧化机制来对抗活性氧。机体的氧化应激反应可以导致细胞质膜的脂质过氧化，不可逆地丧失流动性和细胞内的酶，并损害染色质，GSH通过对活性氧的清除可提高细胞抗氧化应激反应［5］。

本次试验发现，肥胖倾向小鼠的活动度显著低于对照组小鼠，肥胖倾向小鼠组织MDA含量升高，而SOD含量没有明显影响，但可显著提高GSH活性。可见肥胖发生后组织的自由基与不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应增强，机体细胞受到自由基严重的攻击，导致膜损伤，损害生殖细胞的功能，这可能也是肥胖倾向小鼠活动度下降的可能原因之一，而GSH活性的增高可见机体可反馈地增强自身清除氧自由基的能力。

4 参考文献

［1］ REYNOLDS K, GU D, WHELTON PK, et al. Prevalence and risk factors of overweight and obesity in China. Obesity (Silver Spring), 2007,15(1):10-8.

［2］ KORT HI, MASSEY JB, ELSNER CW, et al. Impact of body mass index values on sperm quantity and quality. J Androl, 2006,27(3):450-452.

［3］ LEVIN BE. Arcuate NPY neurons and energy homeostasis in diet-induced obese and resistant rats. Am J Physiol, 1999,276(2pt2):382-387.

［4］ REES MD, KENNETT EC, WHITELOCK JM, et al. Oxidative damage to extracellular matrix and its role in human pathologies. Free Radic Biol Med, 2008,44(12):1973-2001.

［5］ SIKORA JP. The role of cytokines and reactive oxygen species in the pathogenesis of sepsis. Pol Merkuriusz Lek, 2000,7(43):47-50.

(收稿日期：2010-06-28)