萝卜硫素通过上调Nrf2的表达和功能减少糖尿病小鼠睾丸细胞凋亡的研究

发布时间：2018-02-10 21:58

本文关键词： 男性生殖细胞凋亡萝卜硫素核因子相关因子2 T2DM 高脂饮食　出处：《吉林大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：糖尿病是一种复杂的代谢性疾病，它可以影响到多个系统的功能，从而导致多系统并发症的发生。众所周知，男性不育也是糖尿病众多并发症中的一个，但是发生机制目前还没有完整的阐述清楚。医学家们已经注意到，在糖尿病人中生精细胞的凋亡要显著高于正常人。但是，这一现象在基础研究中的T2DM动物模型中还未证实。事实上，在正常的精子形成中也存在睾丸生殖细胞的凋亡，而一些疾病如糖尿病等慢性疾病的状态可以加速这一过程。多项实验研究证实，在T1DM动物模型中，由于线粒体通路和内质网同路的激活，导致睾丸生殖细胞凋亡显著增加。在许多病理条件下睾丸生殖细胞凋亡已经被广泛的研究，其中炎症因素在诱导睾丸细胞凋亡中似乎发挥了重要的作用。研究证实，高血糖、高血脂、及胰岛素抵抗是T2DM的重要标志，而这些因素是糖尿病并发症进展的主要危险因素。所有这些因素诱导细胞内能量代谢失衡，导致产生额外的活性氧(ROS)和/或活性氮(RNS)引起氧化应激反应，在各种器官的脉管系统中激活例如NF-κB通路，导致脉管系统慢性炎症纤维化，最终引起组织慢性缺氧和炎症反应。在睾丸中，异常血管变化常常会因为血液供应的减少而导致睾丸缺氧，进而导致其结构重构。事实上，研究已经发现生殖细胞的凋亡增加与氧化应激造成的损害有关，这表明氧化应激损伤在促进糖尿病人睾丸生殖细胞凋亡中起着关键作用。研究表明当细胞或组织内额外产生的ROS或RNS超过内源性抗氧化剂防御时，氧化应激反应就会发生。证据表明，当核转录因子2(Nrf2)功能缺陷时，就会导致有缺陷的精子形成。众所周知，Nrf2是调节下游抗氧化基因编码的一种转录因子，可调控下游抗氧化蛋白的产生数量，从而保护组织应对各种氧化应激的压力。为了应对一系列的氧化应激反应和亲电子的刺激物，例如ROS和RNS、重金属和某些疾病过程，Nrf2信号通路被激活并且诱导一系列保护细胞的蛋白质表达，如过氧化氢酶和NAD(P)H-quinoneoxidoreductase(NQO-1)和抗氧化蛋白如血红素氧化酶（HO-1）等通过抗氧化反应元件依赖途径起作用。Nrf2广泛的在组织中表达，并且被认为在睾丸的抗氧化应激反应中起着至关重要的作用。研究证实Nrf2基因的缺失可导致年龄相关性的睾丸和附睾的氧化应激反应加重，导致精子产生障碍。所有这些的信息显示，Nrf2在预防精子形成过程中的氧化应激损伤起着至关重要的作用。萝卜硫素(SFN)是一种Nrf2信号通路激活剂，据报道它可以预防氧化应激损伤以及由此引起的心血管疾病。因此，SFN也许能够有利于改善糖尿病引起的男性不育的问题。虽然SFN已经广泛使用在体外细胞培养和动物研究中，并且已经证实通过激活Nrf2信号通路途径SFN具有强有力的抗氧化性能，但是目前还没有研究证明SFN是否可以保护睾丸避免氧化应激损伤，尤其是糖尿病诱导的睾丸损伤。因此，本次研究目标是确定以下几点：1）SFN能否诱导睾丸Nrf2蛋白的表达，2)T2DM是否可以诱导睾丸生殖细胞凋亡增加及验证可能的凋亡通路(如果有的话)，3)SFN是否能够保护T2DM诱导的睾丸生殖细胞的凋亡。 T2DM主要有两个生理缺陷特征：胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足。因此，我们针对这两个特征，制备了本次实验的动物模型。糖尿病诱发的睾丸细胞凋亡主要是由于氧化应激作用。核转录因子Nrf2在控制抗氧化应激系统中是一种重要的转录因子，而萝卜硫素(SFN)可以诱导它表达。为了验证SFN能否可以阻止糖尿病诱导的睾丸细胞死亡，我们诱导生成胰岛功能缺陷的T2DM小鼠（T2DM），通过给小鼠喂养3月的高脂肪食物（HFD)来诱导胰岛素抵抗，接下来给予一次性腹腔注射链脲霉素诱导高血糖症。同时对年龄性别匹配的对照组小鼠给予正常饮食（ND）。进一步将T2DM和正常食物喂养的对照组鼠分为应用和不应用4个月SFN治疗的组，结果表明T2DM诱导可以显著增加睾丸细胞的凋亡。发生这种结果的原因可能是因为激活了导致凋亡的死亡受体通路和线粒体通路，因为结果显示Bax/Bcl2比率上升，同时活化的半胱氨酸蛋白酶-3和半胱氨酸蛋白酶-8表达增高，而内质网应激通路无显著变化。糖尿病也显著增加睾丸氧化应激损伤和炎症反应，，而通过Nrf2基因表达上调，SFN可以显著阻止所有这些糖尿病所引起的影响。这些结果表明T2DM诱导睾丸细胞凋亡可能通过半胱氨酸蛋白酶-8的活化和线粒体介导细胞死亡途径，也与通过显著下调睾丸Nrf2表达和功能有关。SFN可以上调睾丸Nrf2基因的表达，而Nrf2蛋白表达增高又可以进一步激活它的下游抗氧化蛋白的表达，这就与它可以显著的保护睾丸细胞不受T2DM诱导睾丸生殖细胞死亡联系到一起。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R587.2

【共引文献】