【目的】国内外大量研究表明氟可以造成精子质量降低和影响精子发生,但对氟是否能诱导精子发生过程中顶体形成及顶体结构损伤未见文献报道。本研究通过检测氟中毒大鼠睾丸精子发生中顶体超微结构及形成过程中关键调控基因和蛋白的表达变化,研究氟对精子发生中顶体形成的影响,为探索氟的雄性生殖毒性机制提供理论依据。【方法】本试验采用40只健康SD雄性大鼠(160-180 g),适应性饲养1周后,随机分成四组,即对照组(蒸馏水)、低氟组(25 mg/L NaF)、中氟组(50 mg/L NaF)和高氟组(100 mg/L NaF),每组10只,自由采食饮水,进行氟处理试验。处理8周后,每组随机取8只大鼠,麻醉处死,取睾丸、附睾、肾脏、肝脏、脾和股骨等组织,称重、固定或冷冻保存备用。运用qRT-PCR检测大鼠睾丸中顶体形成标志基因和核纤层结构所需基因mRNA的表达水平,并应用Western blot、免疫组化和免疫荧光技术对睾丸组织中顶体形成和核纤层结构相关蛋白进行检测;采用透射电镜观察精子顶体超微结构。【结果】1.与对照组相比,各氟化钠处理组大鼠睾丸、附睾、肾脏、肝脏、脾的脏体系数均无显著变化(p>0.05);电极法测定大鼠股骨氟离子含量结果显示,与对照组相比,各氟处理组大鼠股骨氟离子含量均呈显著升高(p<0.001)。2.qRT-PCR结果显示,与对照组相比,各氟处理组Zpbp1的mRNA表达水平均呈极显著降低(p<0.01,p<0.001);Spaca1的mRNA表达量均显著降低(p<0.01);Dpy19l2的mRNA表达水平在中、高氟组呈极显著降低(p<0.01,p<0.001);而Gba2、Pick1、Gopc和Hrb的表达量与对照组相比无明显差异(p>0.05)。3.采用Western Blot、免疫荧光和免疫组化技术对差异表达的3个基因进一步检测发现,与对照组相比,各氟处理组ZPBP1、SPACA1的蛋白表达量均呈极显著降低(p<0.01,p<0.001);且各氟处理组DPY19L2的蛋白表达量均显著降低(p<0.05,p<0.01)。4.透射电镜结果显示,对照组中可以观察到正常结构的精子细胞,顶体附着在核的前部,核纤层结构连续;而各氟处理组可以观察到不同程度的顶体膜破裂及核纤层不连续和部分缺失。5.应用Western Blot和qRT-PCR技术检测大鼠睾丸核纤层结构所需基因Lmna/c、Lmnb1、Lmnb2、Man1、Lap2、Baf、Emerin、Lbr和Hp1的表达水平。结果显示,各氟处理组Lmnb2的mRNA的表达量较对照组均呈极显著降低(p<0.01,p<0.001),而Lmna/c、Lmnb1、Man1、Lap2、Baf、Emerin、Lbr和Hp1的表达量与对照组相比无明显差异(p>0.05);且LMNB2的蛋白表达与对照组相比在中、高氟组中呈极显著降低(p<0.01,p<0.001)。【结论】氟可以影响大鼠精子发生过程中的顶体形成,下调顶体形成关键蛋白ZPBP1、SPACA1、DPY19L2的转录和表达,改变顶体和核纤层的超微结构,造成顶体膜结构的破坏和核纤层结构的不连续和部分缺失,LMNB2的mRNA和蛋白表达降低,这对揭示氟干扰精子形成和诱导的雄性生殖毒性机制具有重要意义。