亚硝酸盐作为一种常见的防腐剂和腌制剂,普遍应用于各种食品中,与人们的日常生活息息相关[1]。流行病学和大量的动物实验证明亚硝酸盐是一种毒物,急性中毒可导致高铁血红蛋白血症[2],慢性中毒则可致畸[3],致癌[4]。目前对亚硝酸盐的研究热点主要集中在癌症及神经毒性方面[4,5,6],但对其生殖毒性研究较少且缺乏亚慢性动物实验,本课题组在探讨亚硝酸盐暴露对小鼠神经系统毒性时发现其具有不孕效应[6,7],表明亚硝酸盐具有生殖毒性,因此,亚硝酸盐的雄性生殖毒性则引起了课题组的关注。哺乳动物精子的发生是一个高度复杂而又连续的过程,除了受内定基因表达的调控,还受表观遗传学的调控[8]。表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的可遗传修饰,包括DNA甲基化和组蛋白修饰等,它是生命活动的重要调控方式,也是近年来生殖医学领域研究的热点[9],参与所有的真核生物基因的表达过程,是生殖细胞正常增殖、分裂、分化的必须保障[9,10]。研究表明,表观遗传学异常可以引起精子发育障碍,与男性不育有着明确的联系[11],并且还与许多疾病的发生有关[12,13]。已有研究证实:外源性化合物如重金属镉、汞、砷,双氯酚A,吸烟、饮酒等依赖性行为均可引起机体表观遗传学改变[14,15],亚硝酸盐作为环境中最常见的无机化合物,对雄性生殖系统的影响机制目前还不甚明了,尤其在表观遗传学方面。目的建立亚硝酸盐暴露模型,通过观察小鼠睾丸生精细胞的增殖与凋亡情况及DNA甲基化和组蛋白去乙酰化相关酶的表达情况,初步探讨表观遗传学是否参与了亚硝酸盐暴露对雄性生殖系统的损伤过程,进而阐述亚硝酸盐暴露对雄性生殖毒性的表观遗传学机制,为辅助生殖技术中出现的表观遗传学问题及不孕不育的治疗进展提供新的思路。方法选取2月龄健康雄性昆明小鼠60只,随机分为三组:对照组(0.9%氯化钠溶液组)、低剂量亚硝酸钠溶液组(60mg/kg)、高剂量亚硝酸钠溶液组(120mg/kg),每组20只每日灌胃一次,连续3个月。观察各组小鼠的生长发育状况,采用H&E染色法观察小鼠睾丸组织病理形态学改变,BrdU法标记细胞增殖,TUNEL法检测细胞凋亡。免疫荧光和Western blot法分析检测各组小鼠睾丸组织炎症相关蛋白iNOS、COX2、NF-κB-p65的表达情况,凋亡蛋白CytochromeC(Cytc)和Caspase3的表达,DNA甲基化相关酶、组蛋白去乙酰化相关酶的表达。结果与对照组相比,亚硝酸盐暴露组小鼠体重增加缓慢,睾丸及附睾脏器指数降低(P<0.01);H&E染色结果显示亚硝酸盐暴露组小鼠睾丸组织生精细胞排列紊乱,生精细胞脱落、曲细精管变形,形态发生病理性改变;BrdU结果显示亚硝酸盐暴露组小鼠睾丸组织细胞增殖较对照组明显减少、TUNEL结果显示亚硝酸盐暴露组小鼠睾丸组织细胞凋亡较对照组明显增加(P<0.01);免疫荧光和Western blot结果显示iNOS、COX2、NF-κB-p65、Cytc和Caspase3的表达明显多于对照组,同时DNA甲基化相关酶及组蛋白去乙酰化相关酶的表达均比对照组增多(P<0.01),以上结果均呈现剂量依赖性。结论亚硝酸盐暴露通过抑制小鼠生长发育及睾丸生精细胞增殖,诱导睾丸生精细胞氧化应激损伤及凋亡,造成雄性生殖毒性;DNA甲基化及组蛋白去乙酰化水平的升高,提示表观遗传学的改变可能参与了亚硝酸盐暴露对雄性生殖系统的损伤过程及调控机制。