弓形虫对雄性动物生殖功能的损伤_魏世豪.pdf

动物医学进展，（）：专论于讲座弓形虫对雄性动物生殖功能的损伤收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）；福建省自然科学基金项目（）；福建农林大学校级大学生创新训练项目（）；福建省教育厅中青年科研项项目（）作者简介：魏世豪（），男，河南漯河人，硕士研究生，主要从事兽医寄生虫病学和免疫学研究。通讯作者魏世豪，林晓凤，张露，黄志坚，殷光文，王磊（福建农林大学动物科学学院福建省动物药物工程实验室，福建福州 ）摘要：刚地弓形虫是一种胞内寄生原虫，在世界范围内广泛存在，几乎可以感染所有的温血动物，严重危害人类及各种温血动物的健康。研究表明，弓形虫感染雄性动物会导致生殖系统的多方面损伤，包括组织器官损伤、激素代谢紊乱、细胞代谢调节等多方面稳态维护指标的改变以及精子结构和功能的损伤，是目前研究的热点和趋势。尽管近年来多项研究通过蛋白质组学和转录组学对弓形虫感染引起的雄性动物生殖障碍机制进行了探究，但弓形虫损害生殖机能的机制依旧不清晰。论文通过对近年来弓形虫对生殖细胞致病机制的相关研究进行回顾，在前人研究的基础上对弓形虫感染可能对雄性动物生殖机能造成的影响和分子机制进行讨论。关键词：刚地弓形虫；弓形虫病；生殖功能；不育；雄性动物中图分类号：文献标识码：文章编号：（）刚地弓形虫（）是一种胞内寄生原虫，可以感染包括人类在内的各种温血动物，家猫和其他的猫科动物是弓形虫的终末宿主。弓形虫相关的生殖功能障碍是弓形虫感染的主要并发症之一。雌性动物感染弓形虫，可引起早产、流产、畸胎、胎儿木乃伊化、死胎、出生缺陷等；而雄性动物感染弓形虫可使精子减少，活力下降，导致生殖障碍甚至不育，给人类健康造成巨大的威胁的同时，也是畜牧业损失的来源之一。在中国，猪被认为是最常感染弓形虫的家畜之一。中国是世界上最大的猪肉生产国和消费国，因此弓形虫的高流行率极大地阻碍了养猪业的健康发展，导致巨大的经济损失。此外，绵羊和山羊也很容易受到弓形虫的感染，弓形虫病被认为是全世界绵羊和山羊繁殖损失的主要原因，在欧洲和美国，有 的羊流产是由弓形虫病引起的。据估计，我国猪弓形虫血清阳性率约为 ，鸡弓形虫阳性率约为 ，而牛的弓形虫血清阳性率约为。此外，弓形虫在绵羊中的血清流行率为，山羊弓形虫的总体血清流行率为。有研究使用酶联免疫吸附试验（）和探针式荧光定量 对广东省地区的犬猫的弓形虫 抗体和核酸检测发现，宠物犬和猫的抗体阳性率分别为 和，流浪犬和流浪猫的抗体阳性率分别为 和 ，而宠物犬和猫的弓形虫核酸阳性率分别为 和，流浪犬和猫的则是 和。有研究采用半套式 对中国东北吉林省（）和辽宁省（）农村地区的散养猪的弓形虫感染情况进行了调查，结果散养猪弓形虫总体感染率为（），辽宁省为（），吉林省为（）。还有研究从河南省 个不同城市（年）的不同动物医院或养猪场共收集了 份 样本，使用套式聚合 酶链反应（）检测弓形虫 基因的存在，发现阳性 例，仔猪的患病率明显高于育肥猪和母猪。在该研究中患病率为，低于中国其他研究报告的值，可能受所使用的检测方法、取样的组织类型、样本大小、动物年龄差异和动物饲养条件以及许多其他环境和农场管理因素的影响。关于弓形虫感染在家畜生产中造成的成本的公开信息很少。曾有英国和乌拉圭的审查报告表明，DOI:10.16437/ki.1007-5038.2023.06.023每个国家每年的费用约为 万至 万美元。由于这些估计已经过时，需要未来的研究来估计家畜弓形虫病目前的成本。近年来，对于弓形虫导致的雄性动物不育多有报道，本文对弓形虫损伤雄性动物生殖机能的一些途径进行综述。弓形虫对雄性动物生殖系统的影响生殖器官损伤雄性小鼠急性弓形虫感染可引起睾丸、附睾、输精管和精囊腺，尿道球腺等不同生殖器官的病理变化，减少成熟精子数量和精子保护液。等用弓形虫感染公羊，也发现感染动物睾丸、前列腺和精囊的各种组织发生病理学改变等现象。检测到的主要变化是前列腺和精囊中的局灶性单核间质炎症浸润与钙化灶和多灶性单核间质炎性浸润相关的弥漫性睾丸变性，以及精囊周围肌纤维的单核间质浸润和局灶性坏死区。还有研究表明，感染弓形虫的公羊睾丸常出现间质结缔组织增加、非化脓性炎 症 和 存 在 生 精 细 胞 耗 竭 的 生 精 小 管 等 特征。有研究显示，弓形虫感染会导致睾丸中间质细胞、支持细胞和精子细胞的数量以及曲细精管的直径减少，曲细精管厚度增加等现象。还有研究显示，弓形虫可以侵入各个阶段的生精细胞，并主要分布在细胞质中，引起生精细胞损伤甚至死亡，透射电镜下可发现生精细胞中细胞器数量减少或消失和部分染色质溶解等，最终导致无精子或少精子症。此外，弓形虫感染生精细胞可导致细胞分裂迟缓或停滞，有研究显示弓形虫感染可能抑制睾丸细胞的 合成，引起 期细胞阻滞，有丝分裂延迟，从而影响生殖细胞的周期进程，导致成熟的生殖细胞比例减少。精子损伤正常的精子结构和精子数量是保证动物生殖能力的前提。根据调查，精子的数量、活力和正常形态是决定是否不孕不育的重要因素。目前的研究表明，弓形虫病可以降低精子参数，例如正常的精子形态、精子活力和精子数量。有研究发现，感染弓形虫的大鼠异常精子、无头、无尾或双头精子的百分比显著增加，活动精子显着减少，精子数量减少。等 对不同精子参数（包括精子活力、浓度和正常精子数）进行检测，发现大鼠感染弓形虫后至，异常或死亡精子增加并且精子数量或活动精子减少。此外，还观察到血清睾酮、睾丸内睾酮、血清乳酸脱氢酶、睾丸内乳酸脱氢酶和果糖的暂时性改变。感染弓形虫 后，血清和睾丸中的睾酮水平暂时显著下降。精子膜的完整性和功能活性对精子代谢和受精过程很重要，因为精子膜结构功能的完整对精子获能、顶体反应、精卵融合等过程都很重要。有研究表明，弓形虫感染会影响精子膜的功能完整性，对精子质量造成负面影响，同时还会影响睾丸和附睾的功能，而精子核染色质的完整性并没有受到影响。感染弓形虫的雄性动物还可通过精液将虫体传播给雌性动物。在感染的公猪、犬 和公牛 的精液中 均 检 测 到 弓 形 虫 的 存 在。等 获得的数据清楚地表明，弓形虫可以通过精液传播给母犬。在 等 的研究中，感染周后雄性大鼠的附睾和精液中可观察到弓形虫囊肿。与感染的雄性大鼠交配 后，雌性大鼠阴道灌洗液中也观察到这些囊肿，导致雌性大鼠感染。这些观察结果证实了弓形虫在大鼠体内的性传播。弓形虫影响生殖机能的分子机制关于对雄性生殖系统的影响，啮齿类动物研究表明，感染弓形虫会扰乱神经内分泌生殖控制轴和激素稳态，从而导致动物的生殖机能损伤。此外，一些间接机制，如弓形虫感染过程中抗精子抗体的产生，促炎细胞因子、一氧化氮（）和活性氧（）的过度产生等也可能参与了受感染雄性（动物或人）的精子异常和其他生殖损伤。性激素紊乱有研究显示，弓形虫感染还会导致下丘脑功能障碍继发性腺功能减退，血清甲状腺素（）水平下降等症状，对精液质量产生负面影响。由睾丸间质细胞分泌的睾酮对雄性生育能力起到关键的作用，睾酮的水平异常会影响睾丸的生精过程，损害生殖机能。研究证明，弓形虫会改变小鼠血清睾酮的浓度。弓形虫在受感染的动物中会产生高水平的睾酮和黄体生成素受体（）的 表达。黄体生成素受体是类固醇生成的关键正调节因子，的激活导致胆固醇通过类固醇生成急性调节蛋白向线粒体运输的急性促进作用。然后，胆固醇通过胆固醇侧链裂解酶（）转化为睾酮前体孕烯醇酮。弓形虫增加睾酮产生的另一 种 机 制 是 由 于 其 能 够 激 活 信号通路，该通路对睾丸间质细胞中的睾酮合成至关重要。然而，还有一些研究表明，弓形虫感染与血浆睾酮浓度降低有关，这可能是因为虫株和物种的差异。此外，弓形虫还会通过促进与异常睾酮水平相关的炎性环境来扰乱睾丸间质细胞。研究结果显动物医学进展 年第 卷第期（总第 期）示，感染弓形虫的小鼠睾丸间质细胞（）上清中单核细胞趋化蛋白（）和干扰素（）水平呈时间依赖性升高，与弓形虫强烈感染有关，这些炎症介质的存在与弓形虫的细胞内复制直接相关。有研究显示，睾酮可以促进弓形虫的体外繁殖。氧化应激免疫系统诱导的氧化应激是动物机体抵抗弓形虫感染的重要途径之一，但在弓形虫感染中过度的氧化应激会导致生殖系统损伤。在体外试验中发现，弓形虫感染会引发宿主细胞 双链断裂，而活性氧是其中的主要参与者，此外还激活了 损伤反应途径 。氧化应激标志物（）是评估氧化应激水平的重要指标，包括抗氧化酶，如 超 氧 化 物 歧 化 酶（）、过 氧 化 氢 酶（）和非酶标志物，如丙二醛（）、还原型谷胱甘肽（）和总抗氧化能力（）。有研究发现，在感染弓形虫的大鼠睾丸中 的变化如下：在第 天显著降低（），活性在第 天和第 天分别检测到显著降低（和），（）和（）浓度在第 天显著降低。相反，感染 后，浓度升高（）。此 外，在 感 染 大 鼠 的 血 清 中观察到与睾丸组织一致的变化。这些研究表明雄性大鼠的生殖机能损伤可能与弓形虫病引起的组织氧化应激有关。在调节精子活力、过度活化、获能和受精中起重要作用。有研究显示弓形虫急性感染的小鼠睾丸中水平显著升高，在弓形虫感染的猫中也发现了相似的变化。低浓度的可以促进精子活力，而高浓度的 会损伤睾丸组织；抑制睾酮的分泌；加剧精子的损伤和凋亡；通过抑制细胞呼吸，导致 生成减少，降低精子活力；同时还可促使 生 精 细 胞 凋 亡，导 致 生 精 障 碍、少 精 或 无精，。抗精子抗体的产生抗精子抗体的产生也可能是弓形虫导致男性不育的机制之一。机体在感染弓形虫后，支持细胞受到损伤，血睾屏障被破坏，导致产生抗精子抗体，影响精子的正常发育和成熟，损伤精子活力，阻碍精子受精，使得雄性生殖功能受到不同程度的损害。弓形虫感染引起的基因表达变化近年来，有一些研究对弓形虫感染导致的生殖系统损伤进行转录组分析。研究发现，在弓形虫感染的雄性小鼠的睾丸中有 个显著差异表达的基因（）。以 为例，弓形虫作为一种病原体，其入侵过程导致 的下调，缺乏 基因的雄性小鼠会不育。导致生育能力下降的 功能受损在其他哺乳动物中普遍存在，如猴子、牛和猪。而关于感染弓形虫的小鼠附睾损伤的转录组分析共发现 个上调和 个下调的差异表达基因（），功能主要分为细胞成分、分子功能和生物过程三类，富集在 条通路当中，其中细胞黏附、吞噬体和自然杀伤细胞介导的细胞毒性是主要的三种富集途径。然而，没有发现与雄性生殖直接相关的途径。弓形虫感染有时还会导致精原细胞凋亡。有研究利用刚地弓形虫诱导 细胞的体外凋亡，并对该过程中 个凋亡相关的基因表达进行了检测，结果表明，弓形虫感染导致 、等 个促凋亡基因的表达量显著提高。同时实验还发现这种诱导凋亡的效应显示出浓度依赖性增加的趋势，随着寄生虫负荷与精原细胞的比例增加，除了表达发生变化的基因数量增加外，这些基因变化的幅度也更大。基 因 表 达 对 血 睾 屏 障（，）的形成与维持有重要作用。郑玉香利用免疫共沉淀（，）方法筛出了 个与 互作的弓形虫蛋白，在对蛋白和通路分析后认为弓形虫核糖体蛋白可能对虫体的入侵、复制及裂解宿主细胞发挥重要作用，代谢通路中 和 蛋白可能参与能量供应的同时还与虫体入侵靶细胞的过程相关。展望现有的研究表明，弓形虫感染可引起人类或动物雄性生殖器官的损伤，抑制生殖激素的分泌，从而引起精子状态异常，导致雄性生殖能力不足。目前检测弓形虫对雄性动物的生殖损伤的研究方法主要有 方法检测弓形虫 、血清学方法检测弓形虫抗体、病理组织切片观察弓形虫感染对组织和细胞的损伤、评估由弓形虫感染后精子参数的变化和弓形虫感染引起的细胞因子的变化等。近年来有研究通过转录组分析、蛋白互作、阵列分析等技术对弓形虫感染动物的基因表达进行分析，但是对于损伤的具体机制和信号通路等的研究还比较少。相关的研究大多集中在啮齿动物上，对许多大动物的影响研究还不是十分深入，为了增加关于该疾病对经济动物生殖系统的影响的的认识，减少畜牧业损失，还需要在这一领域进行更多的研究。魏世豪等：弓形虫对雄性动物生殖功能的损伤参考文献：，：，（）：，：，（）：，：，：，：，：，：，（）：，：，（）：，（），：雷雪珍广东省宠物犬猫弓形虫病流行病学调查及 荧光定量 检测方法的建立 广东广州：华南农业大学，