10．3 有机磷农药与精液质量
有机磷农药（organophosphorus pesticide，OP）因其高效、低毒、分解快、残留率低，已经成为目前我国使用最广泛的农药，其中又以甲胺磷、乐果、敌敌畏等毒性较高的品种使用最多。我国的6个高毒有机磷杀虫剂（甲胺磷、久效磷、对硫磷、甲基对硫磷、氧乐果、敌敌畏）的产量占全国农药总产量的1／3以上，其中高毒甲胺磷农药这一个品种产量就达7．2万吨，而甲胺磷、久效磷、对硫磷、甲基对硫磷是联合国粮农组织限制使用的化学品［27］。
但目前对农药危害的认识多集中在急性毒性和慢性神经毒性方面，多为动物实验研究，或为职业暴露人群的研究，对慢性低剂量农药接触的危害以及其对生殖的不良影响研究尚不多。
10．3．1 研究方法
2000年12月至2003年2月间上海市计划生育科学研究所在江苏省常熟市郊区开展了一项流行病学研究。选取具有有机磷农药暴露史男性为暴露组，不满足暴露史条件的男性为对照组。
有机磷农药暴露史的定义为：过去的5年中有有机磷农药接触史，这5年每年累计接触7天以上，这7天每天接触1小时以上。暴露组和对照组男性对象需满足以下条件：20～45岁、无慢性疾病及生殖系统疾病史、无其他相关职业暴露史、在当地居住5年以上且愿意接受调查并提供精液样本。
调查对象签署知情同意书后，由调查员对合格对象进行统一的流行病学问卷调查（一般人口学特征、生长发育和生育力状况、生活习惯、农药和毒物接触史）；由培训过的男科医生进行外生殖器检查；要求研究对象禁欲3～7天后采用手淫法取精，由经统一培训的技术人员按照WHO 1992年出版的《人类精液及精子－宫颈黏液相互作用实验室检验手册》第三版进行精液质量检测。测量指标包括精液量、黏稠度、液化时间、精液酸碱度、精子密度、精子存活率、精子活动力a级、b级、c级、d级百分比、精子正常形态率等。
WHO推荐的精液指标正常参考值范围为：pH值7．2～8．0，精液量≥2ml，精子密度≥20× 106／ml，精子前向运动率（a＋b级）≥50%或（a级）≥25%，精子存活率≥75%，正常精子形态率≥30%。
10．3．2 暴露与对照比较
本研究共调查有效样本例数322人；有机磷农药暴露组161人，对照组161人。有机磷农药暴露组的平均年龄为39．2岁，对照组的平均年龄为38．1岁。
（1）暴露组与对照组的精液质量比较：有机磷暴露组与对照组的精液外观、液化时间、pH值、黏稠度和凝集指标均无统计学差异。从表10．3可以看出，暴露组的精子密度和b级精子率的平均水平低于对照组；d级精子率高于非暴露组，差别有统计学意义；而其他指标，如精液量、总精子数、精子存活率和精子正常形态率均无统计学差异。
表10．3 有机磷暴露组和对照组精液质量的比较
续 表
按WHO正常参照值标准，将精液量、精子密度、精子前向运动率、精子存活率和精子正常形态率这5个计量指标转化为二分类变量，比较暴露组与对照组的正常、异常比例。调整年龄（岁）、禁欲时间（天）、教育程度、吸烟年数、饮酒年数和精液收集的季节后，分析有机磷暴露是否影响精液质量各项指标的符合率。结果显示：精子密度、精子前向运动率、精子存活率和精子正常形态率的符合率在有机磷暴露组均低于非暴露组，以精子密度及精子正常形态率尤为明显，OR为0．27～0．28（表10．4）。
表10．4 暴露组与对照组精液质量符合率（%）比较
注：＊P＜0．05，＊＊调整年龄（岁）、禁欲时间（天）、教育程度、吸烟年数、饮酒年数和精液收集的季节。
（2）农药暴露与精液质量剂量反应关系：有机磷暴露组对象的有机磷农药接触情况如表10．5所示。为了综合评价有机磷农药暴露的可能影响，计算累计接触剂量，分析其影响。计算公式为：累计接触剂量（ml）＝接触年数×每年接触的月数×每月接触的天数×平均每天接触次数×平均每次接触的剂量（ml）。
表10．5 暴露组的有机磷农药接触情况
(https://www.daowen.com)
按P25和P75为截点分组，根据有机磷农药接触的总年数（年）将暴露组对象分为3个接触年数组（1～、16～和25～）；同样方法，根据累计接触剂量（ml）将暴露组对象分为3个剂量等级组（1～、3．0×104～和2．0×105～）。分别以这两种分组方式作为暴露变量，以二分类的精液质量指标为结局变量，应用多元logistic回归，调整年龄（岁）、禁欲时间（天）、教育程度、吸烟年数、饮酒年数和精液收集的季节等变量，分析有机磷农药暴露与精液质量可能的剂量反应关系。由表10．6可以看出，随着接触年数的增加，精子密度、精子存活率和精子正常形态率对WHO参照值的符合率均降低，差异有统计学意义；接触25年以上者精子密度和精子正常形态率为接触不到1年者的0．12和0．11；随着累计接触剂量的增加，精子密度、精子前向运动率、精子存活率和精子正常形态率的符合率均降低，差异有统计学意义，累计接触剂量≥2× 105 ml者精子密度为累计接触剂量＜1ml者的OR为0．06，精子正常形态率OR为0．09。
表10．6 有机磷农药接触时间或剂量与精液质量关系的logistic回归分析（ORa值＊＊）
注：＊P＜0．05，＊＊调整年龄（岁）、禁欲时间（天）、教育程度、吸烟年数、饮酒年数和精液收集的季节。
（3）研究结果的意义：本研究显示长期接触低剂量OP可能使精子密度、精子前向运动率、精子存活率和正常精子形态率下降。由于本次研究是回顾性研究，无法用精确的生物学指标来测定OP暴露剂量；且本次研究的对象接触OP的数量不固定，在喷洒农药过程中，影响因素较多，很难获得完全真实的平均值。但本研究样本含量较大，暴露量计算较细，结果与相关动物研究和流行病学研究结果符合，结论可信，具有很好的参考价值。
10．3．3 职业暴露人群研究
以往农药对生殖健康流行病学研究主要集中在对职业暴露人群的研究。边新安等对有机磷农药（甲胺磷、对硫磷）职业接触人群的研究报道显示：职业暴露工人的精子密度和数量、精子存活率、生精细胞等生殖功能指标出现了异常［28］。美国的Padungtod等在一项对职业有机磷暴露与精液质量关系的研究中发现：职业接触有机磷农药可能会增加男性精子非整倍体的发生率［29］。郑履康等用双色荧光原位杂交技术研究了有机磷农药对人精子染色体非整倍体率的改变，发现有机磷农药会使人产生染色体数目异常的精子［30］。
由于有机磷农药的大量使用，空气、水、土壤中均有残留，因此长期低剂量接触OP的危害也正受到关注。Recio等对长期接触OPs（主要是甲基对硫磷、甲胺磷和乐果）的农场工人的研究发现，精子非整倍体的发生率和尿中有机磷代谢产物浓度之间呈显著相关，在二乙基磷酸酯浓度和性染色体缺损率之间的相关性尤为明显［31］。Sanchez－pena等在墨西哥农场工人中进行了长期低剂量接触Ops（主要是甲基对硫磷、甲胺磷、乐果和二嗪农）对精子染色质结构影响的研究结果显示：其中大部分工人的精液染色质结构发生了改变，约有75%的精液样品是低受精能力的，破碎指数＞30%，远高于对照人群的9．9%；82%的OPs接触工人的不成熟精子的指标高于参考值［32］。
10．3．4 作用机制
目前已发现的70多种EDCs中，多种有机磷农药（organophosphorus pesticide，OP）均在此列，如马拉硫磷、对硫磷、毒死蜱、乐果等，它们表现出拟天然激素或抗天然激素的作用，干扰人体内激素的生物反应，破坏内环境的相对稳定。
Kitamura等的分子生物学发现，原认为广谱、安全的倍硫磷具有相似于经典的抗雄激素化合物氟他胺活性大小的抗雄激素作用，虽然与天然的配体相比较，其激素拮抗剂作用很低，但生物体的综合反应可经由特定的机制在特定的时期发生［33］。
Bustos－Obregon等的动物研究发现，对硫磷可能会影响大鼠精子生成过程中DNA的合成［34］。Narayana等用甲基对硫磷对大鼠染毒后发现，精子形态头、尾部异常显著增加，精子数量减少，且呈剂量反应关系。作者分析认为有机磷可能穿过血－睾屏障，诱发氧化应激和脂质过氧化，从而损害生精和间质细胞，使精子数量减少，异常形态精子增加［35］。Betancourt等利用CASA测试了马拉硫磷对猪精子的损伤，结果显示精子的运动参数平均速度、线速度、曲线速度等降低，精子的向前运动能力下降明显。这可能是附睾尾精子中胞质小滴的残留影响了精子的运动能力，也有可能是因为有机磷导致线粒体酶的活性降低，从而抑制了能量的产生而降低了精子的活力［36］。李春英的动物实验结果表明：有机磷农药敌敌畏慢性中毒能使精子生成减少，并明显抑制精子的活动能力和缩短精子体外活动时间［37］。Farag等用乐果对雄性大鼠染毒，然后与雌鼠交配，结果显示雄性交配指数、生育指数均减低，着床数和活胎数减少［38］。Gomes等的研究显示：有机磷农药能够导致血浆睾酮水平降低，同时降低促卵泡生成激素和LH的含量［39］。这可能是通过下丘脑－垂体－促性腺轴而影响睾酮合成。
男性生殖细胞属于不稳定细胞，长期接触小剂量有害物质对不稳定细胞的损害较为明显。生精细胞在进行增殖分裂过程中最有可能受到微量农药蓄积作用的危害而影响精子的数量和质量。人类的外源性激素常常是非遗传毒性致癌物，是一种促癌剂，能引发癌变已启动的细胞或细胞群化学物的增殖。2008年9月，美国环境保护署农药规划办公室的健康影响部门公布了2008年6月前已进行致癌可能性评估的农药名单，其中包括多种有机磷农药，如敌敌畏、马拉硫磷为“证据提示存在致癌性，但不足以评价人类致癌可能性”，乐果、对硫磷为“可能的人类致癌物”。Van等的Meta分析显示，农药的职业暴露为前列腺癌的可能致癌因素［40］。农药在进入市场前都经过了安全性效应评估，所以，现阶段进入市场的农药都不可能直接诱导细胞发生遗传学改变而成为肿瘤细胞，而是作为一种促进剂致癌，促进已启动形成的肿瘤细胞分裂生长［41］。
10．3．5 防护措施
（1）职业防护：农药生产是职业危害严重的行业之一。由于农药品种较多，生产过程所涉及的单元反应过程（如氯化、氧化、还原、硝化、氨化、磺化、歧化等）和单元操作过程（如反应操作、抽提、萃取、蒸馏、分离、冷凝、干燥等）十分广泛。此外，农药生产所用原料、中间体大都有毒易燃，中毒、火灾、爆炸等危险事件发生率较高。
为降低职业暴露剂量，应积极采取综合防护措施，即：改进工艺；采用自动化、密闭化作业；加强通风排气；使用有效的个人防护用品，如防毒面具、口罩、手套等；加强作业场所环境浓度监测；定期进行职业健康检查。
（2）农药喷洒过程中的防护：在对161对有机磷农药非职业暴露人群的研究中，对研究对象在农药施用过程中是否采取防护措施、结束后是否清洗等进行了调查。发现暴露组对象普遍存在防护意识较差、施药时防护措施没有或不足、卫生习惯不够好的现象。97．0%的对象在喷洒农药时从来不戴橡皮手套；96．3%和96．9%的对象在喷洒农药时从不戴口罩和手套（表10．7）。
表10．7 暴露组喷洒农药时的防护情况（%）
因此相关部门应加强宣传，教育农民在施用农药过程中采取正确有效的防护措施：喷洒农药时应穿长袖衣裤，穿胶鞋，戴手套，最好戴口罩；早晚打药，顺风打药，退步打药；如果需要混配施药，要合理勾兑，不要任意加大浓度配药；如果农药污染了皮肤，应马上用肥皂水清洗，一旦出现不适症状，则应立即就近就医；喷洒结束后应尽快、单独清洗衣物，尽量降低农药接触危害。
（3）日常生活中的防护：我们日常食用的水果、蔬菜大多可能有农药残留。应尽量选择质量有保证的蔬果，当季蔬果农药残留相对少。蔬果食用前应浸泡、冲洗。外表不平或多细毛的蔬果较易沾染农药，食用前应去皮或多冲洗几次再食用。
