糖尿病对雄性大鼠睾丸及外周血中性激素水平的影响

作者：阿地力江·伊明    作者单位：新疆医科大学基础医学院解剖学教研室， 第一附属医院核医学科， 新疆 乌鲁木齐 830011

【摘要】  目的：揭示糖尿病(DM)对大鼠睾丸及外周血中性激素水平的影响。方法：用放射免疫法分别检测正常对照组（n=10）、DM组 (n=10）和链脲佐菌素组（STZ组， n=10）大鼠外周血清中睾酮、促黄体生成素（LH）和促卵泡刺激素（FSH）水平，同时称取睾丸重量，镜检睾丸的组织形态学改变。结果：DM组睾酮水平显著低于正常对照组和STZ组（P＜0.01），正常对照组与STZ组之间差异无统计学意义（P＞0.05）；DM组LH水平显著高于正常对照组和STZ组（P＜0.01）；正常对照组与STZ组之间差异无统计学意义（P＞0.05）； FSH水平在各组之间差异均无统计学意义（P＞0.05）；HE结果显示：DM组生精细胞、间质细胞数量较正常对照组和STZ组明显减少。结论：DM可致睾丸结构改变，影响睾酮的合成与分泌，并显著降低大鼠血清睾酮水平。

【关键词】  糖尿病 丸 睾酮 促黄体生成素 和促卵泡刺激素

　The effect of diabetes mellitus on the testis and contents of serum sex hormones in male rats

　　Adilijiang·Yiming, Kaisaierjiang·Duolaiti,　QIN Yong-de, et al

　　(Department of  Human Anatomy， Basic Medical College, Xinjiang Medical University， Urumqi  830011, China)

　　Abstract： Objective： To explore the effect of diabetes mellitus on the testitulars and the level of serum sex hormones in male rats. Methods： Detected the level of serum testosterone, luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH) in diabetic DM rats （n=10), normal rats （n=10) and STZ rats (n=10) by radioimmunoassay and measured the weight of the testitulars and observered the morphological changes in testicular tissue under microscope. Results： The testosterone in DM group was lower than that of the NDM group and STZ group （P<0.01); The testosterone in NDM group and STZ group was inconsequential （P>0.05); The LH in DM group was higher than that of the NDM group and STZ group （P<0.01); The LH in NDM group and STZ group was inconsequential （P>0.05); The FSH was inconsequential （P>0.05); HE staining of testicular tissue indicated that the spermatogetic cells and interstitial cells in DM group were  decreased than that of the NDM group and STZ group. Conclusion： DM can affect the structure of testicular and the synthesis of testosterone. It also can significantly decrease the level of serum testosterone in rats.

　　Key words： diabetes mellitus； sex hormones; testosterone; luteinizing hormone; follicle-stimulating factor

　　糖尿病（diabete smellitus，DM）作为医学界三大疑难病之一，是由多种因素引起的一种糖、脂肪及蛋白质代谢紊乱性疾病，可引起多系统、多脏器的损害。其中DM性阴茎勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）为糖尿病常见的并发症之一，发生率高达35%～75%，较非DM 人群高2～5倍，故DM成为ED的重要危险因素之一 ［1，2］，DM是否影响性腺功能、性激素的合成及其机理如何尚存争议。本文旨在通过检测DM大鼠血清睾酮（testosterone）、促黄体生成素（luteinizing hormone，LH）和促卵泡刺激素（follicle-stimulating factor，FSH）含量及观察睾丸组织形态学变化来研究DM对大鼠睾丸结构、性激素水平的影响，并探讨其机制，以揭示其与DM性ED的相关性。

　　1  材料与方法

　　1.1  实验试剂与动物  链脲佐菌素（STZ）与阿朴吗啡（apo morphine, APO）购自Sigma公司；睾酮、FSH、LH放免检测试剂盒购自北京北方生物技术研究所。雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠70只,雌性大鼠4只,体重（226±27）g,由新疆医科大学实验动物中心提供。

　　1.2  实验动物模型建立及分组  取具备正常性功能的SD雄性大鼠70只，从中随机取10只作为正常对照组，余为DM造模组。造模前大鼠禁食8 h，用0.1 mol/L柠檬酸钠-柠檬酸盐缓冲液（pH 4.5），在冰浴中配制20 mg/ml STZ溶液，按60 mg/kg一次性左下腹腔内注射，即配即用。正常对照组给予等量的柠檬酸缓冲液。第4天检测外周血血糖，血糖＞16.67 mmol/L，并出现多饮、多食、多尿，体重减轻等症状即确定DM模型复制成功，并从成模大鼠中随机取10只设为DM组（余用于其它系列研究），未成模者设为STZ组。

　　1.3  性激素水平检测与病理组织学观察  9周后，取大鼠外周血，离心分离血清，检测睾酮、LH、FSH及血糖水平，操作过程按试剂盒说明书进行；取睾丸称重后速入4%中性甲醛固定，将固定好的睾丸组织行石蜡包埋、切片，予以常规HE染色，并进行组织学观察。

　　1.4  统计学处理  使用SPSS13.0统计软件进行数据处理，数据用均数±标准差表示，采用单因素方差分析的方法，检验水准α=0.05。

　　2  结果

　　2.1  性激素水平检测结果  DM组睾酮水平显著低于正常对照组和STZ组（P＜0.01），正常对照组与STZ组之间睾酮水平的差异则无统计学意义（P>0.05）。DM组LH水平显著高于正常对照组和STZ组（P＜0.01），而在正常对照组与STZ组之间，LH水平的差异无统计学意义（P>0.05）。FSH在3组间差异均无统计学意义（P>0.05）（表1）。

　　2.2  血糖检测及睾丸重量  注射STZ溶液后，大鼠逐渐出现多饮、多食、多尿、嗜睡，反应不灵敏，毛无光泽、易脱落等症状和体征，符合糖尿病体重减轻的体征。第4天，割尾取血检测血糖，糖尿病成模大鼠血糖值均>16.67 mmol/L，饲养9周后,取材前DM组血糖平均水平为（31.17±2.20） mmol/L，正常对照组与STZ组的血糖值分别为(5.27±0.39)、(5.53±0.60) mmol/L，且DM组与正常对照组及STZ组之间差异具有统计学意义（P＜0.01），而正常对照组与STZ组之间差异无统计学意义（P>0.05）。表明DM组中STZ诱发糖尿病动物模型成立且较稳定，未成模者血糖已基本恢复正常。DM组睾丸重量显著低于正常对照组与STZ组（P＜0.01）。正常对照组与STZ组之间的差异则无统计学意义（P>0.05）（表2）。

　　表1  各组大鼠3种激素水平检测结果（略）

　　注：  与正常对照组相比， *P＜0.01;   与DM组相比,△P＜0.01

　　表2  各组大鼠血糖水平及睾丸重量（略）

　　注：与正常对照组相比， *P＜0.01；  与DM组相比，△P＜0.01

　　2.3  睾丸显微结构  HE染色后，光镜观察结果显示，在正常对照组生精小管丰富，管壁薄、管径大，基膜明显、完整。生精上皮排列整齐，5～8层，可见各级生精细胞及支持细胞，管腔内可见精子。生精小管之间可见疏松的间质组织，富含血管及淋巴管，间质细胞成群分布，体积大，圆形或多边形，细胞核不规则，染色质较淡，胞质丰富(图1a)。而DM组生精小管萎缩变形或扭曲成不规则形，管壁上生精细胞数量明显少于正常对照组，管壁厚、管径小，基膜破损、缺失。生精上皮排列紊乱，多数管腔内无精子细胞及精子，生精细胞脱落，支持细胞变性、空泡化。个别生精小管仅见紧靠基膜的支持细胞及精原细胞，而其余各级生精细胞及精子消失，表现为生精阻滞。生精小管之间的间质组织增生，小血管腔闭塞、内有血栓。间质细胞数量减少，胞质浓缩，核椭圆或扁圆形、浓染，核周围还可见较大的空泡(图1b)。STZ组睾丸形态结构与正常对照组基本相似(图1c)。

　　a： 正常对照组    b： DM组    c： STZ组

　　图1  各组大鼠睾丸组织结构（HE, ×400）（略）

　　3  讨论

　　阴茎勃起是在性激素的作用下，即有性欲存在的基础上，对内外刺激作出的反应，其中睾酮与性欲、性的激发和发展性功能密切相关，其在性行为中起着关键作用［3］，首先其能诱发性欲及阴茎自发勃起，Nakanishi等［4］的研究提示DM性ED患者性欲明显下降，可能与此有关；其次雄激素调节海绵体血液的灌注和回流，维持勃起状态［5］；雄激素还调节NOS活性，影响海绵体局部一氧化氮（NO）含量，参与阴茎勃起过程，并在维持NO活性方面起着重要作用等［6］。而FSH与LH对睾酮有着重要的调节作用。其中LH主要通过作用于睾丸间质细胞来促使胆固醇合成睾酮，具体而言，LH可与睾丸的Leydig细胞膜上的受体相结合，通过cAMP的中介作用使胆固醇转变为孕烯醇酮，从而合成雄激素-睾酮。FSH则主要作用于睾丸生精细胞和支持细胞，对支持细胞分化、增殖和成熟至关重要，是精原细胞增殖和精子发生的始发与启动的主要调节者，与睾酮一起参与维持生精过程的正常进行［7］。近年来的研究又提出，FSH可使恒定剂量间质细胞刺激素（IGSH，即黄体生成素）作用下的睾丸增加睾丸酮的产生［8］。这表明FSH具有使睾酮分泌增加的作用，且系通过增加Leydig细胞对IGSH刺激的敏感性完成的。本实验中，糖尿病成模9周后，DM组睾酮水平显著低于正常对照组（P＜0.01），而正常对照组与STZ组之间，睾酮水平差异无统计学意义（P>0.05），表明STZ腹腔注射未引起STZ组睾酮分泌功能的变化，而DM则可严重影响睾酮水平，并致外周血中睾酮含量显著降低。至于DM引起睾酮水平降低机制的认识尚不清楚，Hassan等［9］认为睾酮水平降低是由于糖尿病引起睾丸结构改变所致，Steger等［10］研究提示其与糖尿病引起下丘脑和（或）垂体结构异常有关。而本实验结果中可见DM组促LH水平显著高于正常对照组与STZ组（P＜0.01），而正常对照组与STZ组组间差异无统计学意义（P>0.05）；FSH在各组间比较，其差异均无统计学意义（P>0.05）。同时可见，DM组睾丸结构发生病理学改变，睾丸间质细胞与生精细胞明显减少，且DM组睾丸重量显著低于正常对照组和STZ组（P＜0.01），提示糖尿病所引起的外周血睾酮显著降低和睾丸结构改变，进而影响睾酮的合成及分泌有关，就其具体机制而言可能是血糖升高引起血管糖化，血管壁Ⅶ型胶原增多以及引起血管平滑肌细胞增生等改变［11］，进而引起血管壁增厚，管腔狭窄，使血管充盈不良，致使间质细胞营养供应不足而萎缩或发育不成熟，最终使睾酮合成不足。同时睾酮作为性腺发育与功能的调控激素，可因睾丸分泌功能降低 ［12～14］，在糖尿病大鼠亦可出现睾丸间质细胞线粒体肿胀、变形、排列紊乱、结构不清，间质细胞内脂滴增加，间质细胞数减少等结果。梁瑜祯等 ［15］报道，睾酮水平的降低作为继发于血糖升高引起代谢紊乱的结果，亦可能与性腺内分泌细胞过早衰老也有关系。至于DM组LH水平显著高于正常对照组，可能和糖尿病大鼠在长期高血糖状态，影响下丘脑-垂体-性腺轴功能，导致睾丸间质细胞数量减少和形态改变，引起睾酮合成能力下降，并进而反馈性的使促性腺激素分泌增加有关。综上所述，糖尿病可影响性激素的合成及分泌，并显著降低外周血中睾酮含量，其原因和DM组持续性高血糖状态直接作用于睾丸组织，发生病理性变化，并减少间质细胞与生精细胞数量，进而破坏、降低间质细胞合成睾酮有关，但就其具体机制尚需进一步研究。

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