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目的:锰（Manganese,Mn）在生理剂量下可以促进生殖功能,然而过量长期暴露又会产生生殖毒性。虽然人类在减少职业性Mn暴露方面已经取得了相当大的进步,但仍然有部分工人长期暴露于高浓度Mn的环境中。Mn的生殖毒性主要在职业活动中有过相关报道,然而现有数据和结果并不一致。Mn作为一种对神经系统和生殖系统都会产生毒性的重金属元素,可通过血脑屏障被下丘脑星形胶质细胞（astrocyte,Ast）摄取并蓄积。Ast上α-氨-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸（α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid,AMPA）受体是一类离子型谷氨酸受体（Glutamate receptor,GluR）,已证明激活的AMPA受体可上调环氧合酶-2（cyclooxygenase-2,COX-2）的表达,促进前列腺素E2（prosta glandin E2,PGE2）的合成。研究发现PGE2可以旁分泌的方式作用于促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone,GnRH）神经元,刺激其分泌GnR H进而影响生殖内分泌激素的合成与分泌,这提示Mn可能参与了下丘脑源性P GE2的合成过程进而调控GnRH分泌从而影响生殖功能。因此本研究的目的（1）研究接触Mn作业对男工性功能的影响,（2）研究接触Mn作业对男工生殖内分泌激素及精液质量的影响,（3）最后采用体内外实验相结合的方法研究AMPA受体对P GE2合成的调控在Mn致GnRH分泌异常及其诱发生殖毒性中的作用机制。本研究为我国接触Mn作业可损害男工生殖功能提供最直接的流行病学证据,为探索Mn生殖毒性机制提供实验依据。研究方法:首先选择128名接触Mn作业男工和116名非Mn暴露男工作为调查对象并检测其工作场所空气中Mn的浓度,然后利用自制的生殖相关调查问卷对包括性欲、勃起能力、射精功能、性生活满意度及性高潮情况等5个方面的性功能情况进行调查,以评价接触Mn作业对男工性功能的影响。其次在自愿的基础上测定84名接触Mn作业男工和92名对照组男工血清、尿液、精浆以及头发中Mn的含量,检测精液质量及血清生殖内分泌激素水平,并利用多元线性回归分析血清、尿液、精浆以及头发中Mn与精液质量和血清生殖内分泌激素之间的线性关系。最后首先体外培养下丘脑Ast并分设对照组、Mn暴露组和2,3-二羟基-6-硝基氨-磺酰苯喹喔啉(2,3-dihydroxy-6-nitro-7-sulfamoyl-benzo（F）-[[quinoxaline,NBQX)干预组。对照组和Mn暴露组正常培养,NBQX干预组先加入20μmol/L NBQX培养6 h。然后对照组继续正常培养,Mn暴露组分别加入125μmol/L、250μmol/L和500μmol/L的MnCl2,NBQX干预组加入500μmol/L的MnCl2继续培养24 h后,检测各组细胞培养液中PGE2的水平,real time RT-PCR和westem blot法检测AMPA受体亚基GluR2和COX-2表达的情况。然后随机将雄性去势昆明小鼠分为对照组、Mn暴露组、NBQX干预组、塞来昔布（celecoxib）干预组和NBQX+celecoxib干预组。对照组和Mn暴露组给予腹腔注射0.9%NaCl,NBQX干预组给予腹腔注射22.5 mg/kg的NBQX,celecoxib干预组给予腹腔注射30 mg/kg的celecoxib,NBQX+celecoxib干预组给予腹腔注射22.5mg/kg NBQX和30 mg/kg celecoxib。2 h后,对照组腹腔注射0.9%NaCl,Mn暴露组、NBQX干预组、celecoxib干预组和NBQX+celecoxib干预组腹腔注射50mg/kg MnCl2。以上注射剂量均为5 mL/kg。每天干预及染毒1次,一共持续2周。然后腹主动脉采血并测定血清GnRH和PGE2的含量。采用real-time RT-PCR和westem blot法测定下丘脑AMPA受体亚基GluR2和COX-2的表达情况以研究AMPA受体对PGE2合成的调控在Mn致GnRH分泌异常及其诱发生殖毒性中的作用机制。结果:1、调查显示该Mn暴露企业部分工作场所空气中Mn浓度超标。Mn暴露组男工勃起功能障碍（erectile dysfunction,ED）患病率为35.16%,早泄（premature ejaculation,PE）患病率为40.62%。与对照组比较,Mn暴露组男工ED患病率和PE患病率升高而性欲水平下降（P<0.05或P<0.01）,男工对性功能满意度和性高潮情况的差异无统计学意义。同时,Mn暴露组男工勃起功能和性欲水平评分均下降而PE评分上升（P<0.01）,而男工性交满意度及性高潮情况评分的差异无统计学意义。随着作业环境空气中Mn浓度的升高,接触Mn作业男工性欲水平下降,PE和ED患病率升高（P<0.05或P<0.01）。2、Mn暴露组男工尿Mn和精浆Mn的含量高于对照组,血清GnRH和促黄体生成素（luteinizing hormone,LH）水平升高而睾酮（testosterone,TSTO）水平低于对照组（P<0.05或P<0.01）。多元线性回归分析显示男工尿Mn、精浆Mn与血清GnRH水平呈线性正相关,与血清TSTO呈线性负相关,男工尿Mn和血清LH水平呈线性正相关（P<0.05或P<0.01）。Mn暴露组男工精子总活力（sperm total motility,PR+NP）%和前向运动力（progressive motility,PR）%明显低于对照组（P<0.05或P<0.01）。多元线性回归分析显示男工尿Mn与精子（PR+NP）%和PR%呈线性负相关,男工精浆Mn与精子PR%呈线性负相关（P<0.05或P<0.01）。与对照组比较,Mn暴露组男工精子运动速度相关参数曲线速度（curvilinear velocity,VCL）、直线速率（straight-line（rectilinear）velocity,VSL）和平均路径速率（average path velocity,VAP）降低（P<0.01）。3、体外实验结果显示,与对照组比较,随着Mn暴露剂量的增加,细胞培养液PGE2水平升高,GluR2和COX-2表达增高,而与500μmol/L MnCl2暴露组比较,应用NBQX提前干预可降低细胞培养液PGE2的水平,且下调GluR2和COX-2的表达（P<0.05或P<0.01）。体内实验结果显示,与对照组相比,Mn暴露组小鼠血清GnRH和PGE2水平明显升高,下丘脑GluR2和COX-2表达上调（P<0.01）。NBQX干预组、celecoxib干预组和NBQX+celecoxib干预组与Mn暴露组比较,小鼠下丘脑GluR2和COX-2表达下调,血清GnRH和PGE2的水平下降（P<0.05或P<0.01）,且联合应用拮抗剂效果更明显。结论:1、接触Mn作业可导致性欲下降,ED和PE患病率升高,男性性功能障碍,且与工作场所空气中Mn的浓度有关。2、接触Mn作业可导致男工血清GnRH水平升高,生殖内分泌激素紊乱和精液质量下降。3、Mn可能通过激活AMPA受体及上调COX-2的表达来促使下丘脑源性PGE2水平升高,进而促使血清GnRH水平升高,这可能是Mn参与调控生殖功能的机制之一。