噪声联合一氧化碳暴露致大鼠精子发生损伤

郭橹橹; 张中豪; 刘畅; 师超峰; 王建康; 孙磊; 刘晋祎; 李迎庆

doi:10.16016/j.2097-0927.202502077

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

噪声联合一氧化碳暴露致大鼠精子发生损伤

专题报道 | 更新时间：2025-07-27

- 噪声联合一氧化碳暴露致大鼠精子发生损伤
- Damage effect of combined noise and CO exposure on spermatogenesis in male rats
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第15期页码：1729-1740
- 作者机构：
  
  陆军军医大学（第三军医大学）军事预防医学系军事毒理学教研室，重庆
- 作者简介：
  
  李迎庆，E-mail： yingqingli0929@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(82173555);国家自然科学基金重点项目(82130097)
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202502077
  中图分类号： R122.2;R122.4;R321.1
- 收稿日期：2025-02-25，
  
  修回日期：2025-04-25，
  
  录用日期：2025-06-07，
  
  纸质出版日期：2025-08-15
- 稿件说明：
移动端阅览
郭橹橹，张中豪，刘畅，等.噪声联合一氧化碳暴露致大鼠精子发生损伤［J］.陆军军医大学学报，2025，47（15）：1729-1740.DOI：10.16016/j.2097-0927.202502077.

GUO L L，ZHANG Z H，LIU C，et al.Damage effect of combined noise and CO exposure on spermatogenesis in male rats［J］.J Army Med Univ，2025，47（15）：1729-1740.DOI：10.16016/j.2097-0927.202502077.
郭橹橹，张中豪，刘畅，等.噪声联合一氧化碳暴露致大鼠精子发生损伤［J］.陆军军医大学学报，2025，47（15）：1729-1740.DOI：10.16016/j.2097-0927.202502077. DOI：

GUO L L，ZHANG Z H，LIU C，et al.Damage effect of combined noise and CO exposure on spermatogenesis in male rats［J］.J Army Med Univ，2025，47（15）：1729-1740.DOI：10.16016/j.2097-0927.202502077. DOI：

摘要

目的

分析环境噪声与一氧化碳（carbon monoxide

CO）在独立及联合暴露状态下对大鼠精子发生过程的损害效应，探究可能的损伤机制及紫檀芪（pterostilbene，PTE）对该损伤的保护作用。

方法

采用随机数字表法将60只雄性SD大鼠［6~8周龄，体质量（200±10）g］分为6组（

=10）：正常对照组（常规饲养）、假暴露对照组（单纯束缚应激）、噪声暴露组（85 dB声压级）、CO暴露组（460 mg/m³）、联合暴露组（同步施加460 mg/m³ CO与85 dB噪声）及PTE干预组［在联合暴露基础上予PTE（80 mg/kg）预处理］。实验采用动态口鼻暴露系统，整体置于多因素环境暴露模拟舱内，每天暴露2 h，持续60 d。染毒结束后分析精子数量和存活率，用HE染色观察大鼠睾丸病理组织学损伤情况，采用qRT-PCR检测不同阶段生

殖细胞特异性mRNA相对水平，并检测血清性激素水平、睾丸及精子三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）水平，通过透射电镜观察精母细胞超微结构损伤，睾丸组织进行转录组测序后行生物信息学分析。

结果

与假暴露对照组相比，联合暴露组精子存活率和数量显著降低（

0.05），且病理结果提示联合暴露组大鼠睾丸组织出现未成熟生殖细胞的发育阻滞；qRT-PCR结果提示联合暴露组大鼠精原细胞、精母细胞以及圆形和长形精子细胞数量均显著降低（

0.01）；联合暴露组生殖相关激素（如促性腺激素释放激素、卵泡刺激素、黄体生成素和睾酮）以及睾丸和精子ATP水平均显著降低（

0.01），且透射电镜观察显示精母细胞线粒体破裂和嵴破坏。与联合暴露组相比，PTE干预组上述损伤效应有明显好转，并趋于正常水平。转录组测序结果提示，生殖发育以及ATP依赖的相关生物过程可能参与噪声和CO暴露对大鼠睾丸的损伤效应，其中关键基因包括

Nppa、Adm、Gnrh1、Ptafr

、

Atp13a5、Atp8b1、LOC102555469

等。

结论

噪声和CO可导致大鼠精子发生过程损伤，其机制可能与能量代谢和激素有关，且PTE可显著改善该生殖损伤。

Abstract

Objective‍　‍To analyze the detrimental effects of exposure to environmental noise alone and combined with carbon monoxide (CO) on spermatogenesis in male rats

investigate the underlying mechanisms involved in such damage

and evaluate the protective role of pterostilbene (PTE) against these adverse effects. Methods‍　‍Sixty male SD rats (6~8 weeks old

weighing 200±10 g) were randomly divided normal control group (standard housing)

sham-exposure control group (restraint stress only)

noise exposure (85 dB)

CO exposure (460 mg/m³)

combined exposure (simultaneous exposure)

and PTE intervention (80 mg/kg pretreatment)

with 10 animals in each group. The rats were exposed daily for 2 h

via

a nose-only inhalation exposure system within a multifactorial environmental simulation chamber for 60 consecutive days. Sperm count and viability were measured after exposure. Histopathological changes of testicular tissues were observed with HE staining. qRT-PCR was used to measure stage-specific mRNA levels in germ cells. Serum sex hormone levels and adenosine triphosphate (ATP) concentrations in testes and sperm were detected. Transmission electron microscopy (TEM) was applied to observe the ultrastructural damage in the spermatocytes. Additionally

transcriptome seq

uencing was performed on testicular tissue

followed by bioinformatics analysis. Results‍　‍Compared with the negative control group

the combined exposure group exhibited significant reductions in sperm viability and count (

0.05)

and developmental arrest of immature germ cells in the testicular tissue

with obviously less spermatogonia

spermatocytes

and round/elongated spermatids (

0.01). Additionally

significantly reduced levels of reproductive-related hormones

such as gonadotropin-releasing hormone

follicle-stimulating hormone

luteinizing hormone and testosterone

and ATP levels in testes and sperm were observed in the mice after combined exposure (

0.01)

accompanied by mitochondrial rupture and cristae disruption in spermatocytes. Conversely

the PTE intervention group showed marked alleviation of these impairments

with parameters recovering almost to normal levels. Transcriptome sequencing identified biological processes related to reproductive development and ATP-dependent pathways as potential contributors to testicular injury induced by noise and CO exposure

with key genes including

Nppa

Adm

Gnrh1

Ptafr

Atp13a5

Atp8b1

and

LOC102555469

. Conclusion‍　‍Noise and CO exposure induce spermatogenic damage in rats

which may be related with energy metabolism and hormonal regulation

while PTE demonstrates significant protective effects against such reproductive impairments.

关键词

Keywords

references

AGARWAL A ， MULGUND A ， HAMADA A ， et al . A unique view on male infertility around the globe ［J］. Reprod Biol Endocrinol ， 2015 ， 13 ： 37 . DOI： 10.1186/s12958-015-0032-1 http://dx.doi.org/10.1186/s12958-015-0032-1 .

HUANG C ， LI B S ， XU K R ， et al . Decline in semen quality among 30 636 young Chinese men from 2001 to 2015 ［J］. Fertil Steril ， 2017 ， 107 （ 1 ）： 83 - 88.e2 . DOI： 10.1016/j.fertnstert.2016.09.035 http://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.09.035 .

LEVINE H ， JØRGENSEN N ， MARTINO-ANDRADE A ， et al . Temporal trends in sperm count： a systematic review and meta-regression analysis ［J］. Hum Reprod Update ， 2017 ， 23 （ 6 ）： 646 - 659 . DOI： 10.1093/humupd/dmx022 http://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmx022 .

FARZADINIA P ， BIGDELI M ， AKBARZADEH S ， et al . Effect of noise pollution on testicular tissue and hormonal assessment in rat ［J］. Andrologia ， 2016 ， 48 （ 9 ）： 869 - 873 . DOI： 10.1111/and.12524 http://dx.doi.org/10.1111/and.12524 .

MIN K B ， MIN J Y . Exposure to environmental noise and risk for male infertility： a population-based cohort study ［J］. Environ Pollut ， 2017 ， 226 ： 118 - 124 . DOI： 10.1016/j.envpol.2017.03.069 http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2017.03.069 .

DAI J B ， WANG Z X ， QIAO Z D . The hazardous effects of tobacco smoking on male fertility ［J］. Asian J Androl ， 2015 ， 17 （ 6 ）： 954 - 960 . DOI： 10.4103/1008-682X.150847 http://dx.doi.org/10.4103/1008-682X.150847 .

RENGARAJ D ， KWON W S ， PANG M G . Effects of motor vehicle exhaust on male reproductive function and associated proteins ［J］. J Proteome Res ， 2015 ， 14 （ 1 ）： 22 - 37 . DOI： 10.1021/pr500939c http://dx.doi.org/10.1021/pr500939c .

郭瑛，陈卿，王童，等 . 育龄男性空气污染物暴露水平与不育风险关联：重庆市PREBIC队列研究［J］. 陆军军医大学学报， 2023 ， 45 （ 9 ）： 893 - 901 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202212015 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202212015 .

GUO Y ， CHEN Q ， WANG T ， et al . Association between exposure to air pollutants and risk of infertility in men of childbearing age： a PREBIC cohort study in Chongqing ［J］. J Amry Med Univ ， 2023 ， 45 （ 9 ）： 893 - 901 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202212015 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202212015 .

刘星，王蓓，高嫄，等 . 龙血竭不同类型酚性成分的分离及紫外光谱特征［J］. 天然产物研究与开发， 2013 ， 25 （ 8 ）： 1060 - 1066 . DOI： 10.16333/j.1001-6880.2013.08.010 http://dx.doi.org/10.16333/j.1001-6880.2013.08.010 .

LIU X ， WANG B ， GAO Y ， et al . Phenolic constituents from Chinese dragon’s blood and its ultraviolet spectrum characteristic ［J］. Nat Prod Res Dev ， 2013 ， 25 （ 8 ）： 1060 - 1066 . DOI： 10.16333/j.1001-6880.2013.08.010 http://dx.doi.org/10.16333/j.1001-6880.2013.08.010 .

陈介甫，李亚东，徐哲 . 蓝莓的主要化学成分及生物活性［J］. 药学学报， 2010 ， 45 （ 4 ）： 422 - 429 . DOI： 10.16438/j.0513-4870.2010.04.015 http://dx.doi.org/10.16438/j.0513-4870.2010.04.015 .

CHEN J F ， LI Y D ， XU Z . Chemical principles and bioactivities of blueberry ［J］. Acta Pharm Sin ， 2010 ， 45 （ 4 ）： 422 - 429 . DOI： 10.16438/j.0513-4870.2010.04.015 http://dx.doi.org/10.16438/j.0513-4870.2010.04.015 .

周艳林，闵建国，邹准，等 . HPLC-DPPH评价剑叶龙血树中抗氧化活性成分及构效关系［J］. 中草药， 2015 ， 46 （ 12 ）： 1797 - 1799 . DOI： 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.12.016 http://dx.doi.org/10.7501/j.issn.0253-2670.2015.12.016 .

ZHOU Y L ， MIN J G ， ZOU Z ， et al . Evaluation on anti-oxidant capacity of Dracaena cochinchinensis by HPLC-DPPH and analysis on structure-activity relationship ［J］. Chin Tradit Herb Drugs ， 2015 ， 46 （ 12 ）： 1797 - 1799 . DOI： 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.12.016 http://dx.doi.org/10.7501/j.issn.0253-2670.2015.12.016 .

常梦云，陈卡，李悦，等 . 基于PGC-1α调控线粒体功能在紫檀芪减轻慢性不可预知军事应激暴露小鼠记忆损伤中的作用研究［J］. 陆军军医大学学报， 2023 ， 45 （ 11 ）： 1121 - 1130 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202209149 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202209149 .

CHANG M Y ， CHEN K ， LI Y ， et al . PGC1-α mediated regulatory effect on mitochondrial function of PTE mitigating memory impairment in chronic unpredictable military stress exposed nice ［J］. J Army Med Univ ， 2023 ， 45 （ 11 ）： 1121 - 1130 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202209149 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202209149 .

彭艳芳，张莹雯，张亚兵，等 . 紫檀芪通过TLR4/NF-κB信号通路对肺纤维化大鼠的保护作用［J］. 武汉大学学报（医学版）， 2022 ， 43 （ 2 ）： 205 - 209 . DOI： 10.14188/j.1671-8852.2020.0627 http://dx.doi.org/10.14188/j.1671-8852.2020.0627 .

PENG Y F ， ZHANG Y W ， ZHANG Y B ， et al . Protecive effect of pterostilbene on pulmonary fibrosis rats through TLR4/NF-kappaB signaling pathway ［J］. Med J Wuhan Univ ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 205 - 209 . DOI： 10.14188/j.1671-8852.2020.0627 http://dx.doi.org/10.14188/j.1671-8852.2020.0627 .

甄恩迪，张勇，刘阳阳，等 . 紫檀芪激活血红素加氧酶-1减轻小鼠脑缺血再灌注后线粒体氧化损伤［J］. 神经解剖学杂志， 2017 ， 33 （ 3 ）： 285 - 292 . DOI： 10.16557/j.cnki.1000-7547.2017.03.006 http://dx.doi.org/10.16557/j.cnki.1000-7547.2017.03.006 .

ZHEN E D ， ZHANG Y ， LIU Y Y ， et al . Pterostilbene relieves mitochondrial oxidative damage in mice cerebral ischemia reperfusion model by activing heme oxygenase-1 ［J］. Chin J Neuroanat ， 2017 ， 33 （ 3 ）： 285 - 292 . DOI： 10.16557/j.cnki.1000-7547.2017.03.006 http://dx.doi.org/10.16557/j.cnki.1000-7547.2017.03.006 .

田士来，康军林，魏玉娥，等 . 紫檀芪减轻小鼠缺血性脑损伤后神经细胞凋亡和氧化应激［J］. 神经解剖学杂志， 2022 ， 38 （ 2 ）： 194 - 200 . DOI： 10.16557/j.cnki.1000-7547.2022.02.011 http://dx.doi.org/10.16557/j.cnki.1000-7547.2022.02.011 .

TIAN S L ， KANG J L ， WEI Y E ， et al . Pterostilbene can reduce the apoptosis and oxidative stress of neural cells after ischemia reperfusion injury in mice ［J］. Chin J Neuroanat ， 2022 ， 38 （ 2 ）： 194 - 200 . DOI： 10.16557/j.cnki.1000-7547.2022.02.011 http://dx.doi.org/10.16557/j.cnki.1000-7547.2022.02.011 .

李迎庆，刘畅，张中豪，等 . 军用密闭舱室噪声及CO联合染毒致大鼠生殖损伤效应［J］. 陆军军医大学学报， 2023 ， 45 （ 9 ）： 911 - 919 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202212004 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202212004 .

LI Y Q ， LIU C ， ZHANG Z H ， et al . Combined exposure to noise and CO induces adverse male reproductive effects in rats ［J］. J Army Med Univ ， 2023 ， 45 （ 9 ）： 911 - 919 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202212004 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202212004 .

DE ROOIJ D G ， RUSSELL L D . All you wanted to know about spermatogonia but were afraid to ask ［J］. J Androl ， 2000 ， 21 （ 6 ）： 776 - 798 .

CHENG C Y ， MRUK D D . The biology of spermatogenesis： the past， present and future ［J］. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci ， 2010 ， 365 （ 1546 ）： 1459 - 1463 . DOI： 10.1098/rstb.2010.0024 http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2010.0024 .

CLERMONT Y ， OKO R ， HERMO L . Immunocytochemical localization of proteins utilized in the formation of outer dense fibers and fibrous sheath in rat spermatids： an electron microscope study ［J］. Anat Rec ， 1990 ， 227 （ 4 ）： 447 - 457 . DOI： 10.1002/ar.1092270408 http://dx.doi.org/10.1002/ar.1092270408 .

LI Y Q ， ZHANG Z H ， WANG J K ， et al . Effects and possible mechanisms of combined exposure to noise and carbon monoxide on male reproductive system in rats ［J］. Environ Toxicol ， 2023 ， 38 （ 12 ）： 2926 - 2938 . DOI： 10.1002/tox.23927 http://dx.doi.org/10.1002/tox.23927 .

MANKU G ， WING S S ， CULTY M . Expression of the ubiquitin proteasome system in neonatal rat gonocytes and spermatogonia： role in gonocyte differentiation ［J］. Biol Reprod ， 2012 ， 87 （ 2 ）： 44 . DOI： 10.1095/biolreprod.112. 099143 http://dx.doi.org/10.1095/biolreprod.112.099143 .

KANATSU-SHINOHARA M ， CHEN G Y ， MORIMOTO H ， et al . CD2 is a surface marker for mouse and rat spermatogonial stem cells ［J］. J Reprod Dev ， 2020 ， 66 （ 4 ）： 341 - 349 . DOI： 10.1262/jrd.2020-019 http://dx.doi.org/10.1262/jrd.2020-019 .

BISIG C G ， GUIRALDELLI M F ， KOUZNETSOVA A ， et al . Synaptonemal complex components persist at centromeres and are required for homologous centromere pairing in mouse spermatocytes ［J］. PLoS Genet ， 2012 ， 8 （ 6 ）： e1002701 . DOI： 10.1371/journal.pgen.1002701 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1002701 .

LIU K ， HOU G Z ， WANG X G ， et al . Adverse effects of circadian desynchrony on the male reproductive system： an epidemiological and experimental study ［J］. Hum Reprod ， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1515 - 1528 . DOI： 10.1093/humrep/deaa101 http://dx.doi.org/10.1093/humrep/deaa101 .

ALRAHEL A ， MOVAHEDIN M ， MAZAHERI Z ， et al . Study of Tnp1 ， Tekt1， and plzf genes expression during an in vitro three-dimensional neonatal male mice testis culture ［J］. Iran Biomed J ， 2018 ， 22 （ 4 ）： 258 - 263 . DOI： 10.22034/ibj.22.4.258 http://dx.doi.org/10.22034/ibj.22.4.258 .

李江源 . 精子发生的内分泌激素调节［J］. 生殖医学杂志， 2014 ， 23 （ 9 ）： 697 - 702 . DOI： 10.3969/j.issn.1004-3845.2014.09.001 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1004-3845.2014.09.001 .

LI J Y . Regulation of endocrine hormones on spermatogenesis ［J］. J Reprod Med ， 2014 ， 23 （ 9 ）： 697 - 702 . DOI： 10.3969/j.issn.1004-3845.2014.09.001 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1004-3845.2014.09.001 .

JORBAN A ， LUNENFELD E ， HULEIHEL M . Effect of temperature on the development of stages of spermatogenesis and the functionality of Sertoli cells in vitro ［J］. Int J Mol Sci ， 2024 ， 25 （ 4 ）： 2160 . DOI： 10.3390/ijms25042160 http://dx.doi.org/10.3390/ijms25042160 .

SANTI D ， CRÉPIEUX P ， REITER E ， et al . Follicle-stimulating hormone （FSH） action on spermatogenesis： a focus on physiological and therapeutic roles ［J］. J Clin Med ， 2020 ， 9 （ 4 ）： 1014 . DOI： 10.3390/jcm9041014 http://dx.doi.org/10.3390/jcm9041014 .

NNA V U ， BAKAR A B A ， MOHAMED M . Diabetes mellitus-induced male reproductive impairment： the role of natural products： a review ［J］. J App Pharm Sci ， 2017 ： 233 - 242 . DOI： 10.7324/japs.2017.70932 http://dx.doi.org/10.7324/japs.2017.70932 .

YADAV S K ， PANDEY A ， KUMAR L ， et al . The thermo-sensitive gene expression signatures of spermatogenesis ［J］. Reprod Biol Endocrinol ， 2018 ， 16 （ 1 ）： 56 . DOI： 10.1186/s12958-018-0372-8 http://dx.doi.org/10.1186/s12958-018-0372-8 .

李迎庆 . 噪声和一氧化碳联合暴露致大鼠雄性生殖系统损伤效应及机制的初步研究［D］. 重庆：中国人民解放军陆军军医大学， 2024 . DOI： 10.27001/d.cnki.gtjyu.2024.000034 http://dx.doi.org/10.27001/d.cnki.gtjyu.2024.000034 .

LI Y Q . Preliminary study on the adverse effects and mechanisms of combined exposure to noise and carbon monoxide on male reproductive system in rats ［D］. Chongqing ： Army Medical University ， 2024 . DOI： 10.27001/d.cnki.gtjyu.2024.000034 http://dx.doi.org/10.27001/d.cnki.gtjyu.2024.000034 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

外源性一氧化碳通过抑制细胞过度自噬改善老龄大鼠术后焦虑样行为的作用

高温高湿环境习服对大鼠肺脏细胞凋亡及能量代谢的影响

小剂量玉米赤霉烯酮损害雄性小鼠生殖能力的研究

紫檀芪调节PLIN5/FGF21通路抑制棕榈酸诱导的L6肌管细胞脂质沉积

紫檀芪和跑台运动诱导大鼠白色脂肪棕色化的作用