铁死亡在亚砷酸钠诱发雄性生殖毒性中的作用及机制初探

发布时间：2020-03-20 02:13

【摘要】：目的:建立亚砷酸钠暴露的动物模型和细胞模型,观察亚砷酸钠对雄性生殖系统的影响。通过检测睾丸组织和GC-2细胞中铁死亡相关指标和调控基因表达水平,初步探讨铁死亡是否参与亚砷酸钠诱发雄性生殖系统损伤的过程,为亚砷酸钠诱发雄性生殖毒性的分子机制研究提供理论依据。方法:选取7周龄雄性C57BL/6J小鼠64只,随机分为对照组、0.5 mg/L、5.0 mg/L和50.0 mg/L亚砷酸钠组,每组各16只。经饮水暴露6个月,记录小鼠的体重和睾丸脏器系数;计算精子畸形率和精子生成数量;利用HE染色、透射电镜观察小鼠睾丸组织形态学和超微结构变化;利用试剂盒检测小鼠睾丸组织中Fe~(2+)、MDA、ROS、ATP、GSH和SOD的含量;利用RT-PCR和Western blot检测小鼠睾丸组织中铁死亡相关蛋白GPX4、VDAC3、IREB2、SLC7A11、ERK、JNK、CHOP、GRP78的表达水平。体外培养GC-2细胞,以不同浓度的亚砷酸钠处理细胞并利用CCK-8试剂盒检测细胞活性;利用试剂盒、RT-PCR、Western blot检测亚砷酸钠暴露后GC-2细胞中铁死亡相关指标和蛋白的表达水平;利用Ferrostatin-1验证铁死亡抑制剂能否抑制亚砷酸钠诱导的GC-2细胞死亡、相关指标改变和蛋白表达异常。结果:(1)慢性亚砷酸钠暴露6个月,与对照组相比:(1)雄性小鼠的体重无显著性变化(P0.05),50.0 mg/L亚砷酸钠组小鼠睾丸重量降低(P0.05),5.0 mg/L、50.0 mg/L亚砷酸钠组小鼠睾丸脏器系数显著降低(P0.05)。(2)小鼠精子畸形率无显著变化(P0.05),50.0 mg/L亚砷酸钠组小鼠精子生成数量显著降低(P0.05)。(3)组织形态学观察发现亚砷酸钠暴露组小鼠的生精细胞间隙增宽,排列紊乱甚至缺失,50.0 mg/L亚砷酸钠组尤为明显。超微结构观察发现,50.0 mg/L亚砷酸钠组小鼠睾丸组织中的线粒体数量减少,线粒体变小、变圆,线粒体嵴缩短、减少,甚至消失。(4)慢性亚砷酸钠暴露小鼠睾丸组织和线粒体中Fe~(2+)、MDA含量增加,ATP含量减少;组织ROS增加,GSH含量减少、SOD活力降低(P0.05)。(5)铁死亡通路调控基因GPX4、SLC7A11、IREB2 mRNA和蛋白表达水平降低(P0.05);VDAC3、CHOP mRNA和蛋白表达水平增加(P0.05)。(2)亚砷酸钠暴露24 h后,GC-2细胞活性降低,细胞中Fe~(2+)、MDA含量增加,GPX4和SLC7A11蛋白表达水平降低(P0.05),铁稳态调节基因FPN1、DMT1、ISCU、FTH1、TFR1的表达水平改变(P0.05),铁死亡抑制剂Ferrostatin-1能够抑制这些改变。结论:亚砷酸钠能够诱发小鼠睾丸细胞铁死亡,导致睾丸组织损伤,生精功能障碍。胱氨酸转运通路、线粒体代谢通路和铁稳态通路的异常调节诱导的氧化损伤可能是亚砷酸钠暴露诱发睾丸细胞铁死亡的重要调控机制。
【图文】：

5.0 mg/L 32.86±2.12 0.2052±0.021 0.623±0.033*50.0 mg/L 32.36±2.27 0.2001±0.023* 0.617±0.038*注：*与对照组相比较，P <0.05Note:*P<0.05 compared with control group表 7 慢性亚砷酸钠暴露对小鼠精子数量和精子畸形率的影响（n=10）Table 7 Effects of chronic arsenite exposure on sperm count and malformation ratein mice (n=10)分组 精子数量 (×106/mL) 精子畸形率 (%)对照组 87.83±4.05 14.70±4.5850.0 mg/L 58.07±3.17* 15.27±5.86注：*与对照组相比较，P <0.05Note:*P<0.05 compared with control group

图 2 慢性亚砷酸钠暴露对小鼠睾丸组织形态学和超微结构的影响A:H＆E 染色观察；B:超微结构观察注：黑色箭头所示为线粒体Fig.2 Histomorphological and ultrastructural observation of the testisA: Histomorphological observation; B: Ultrastructural observationNote：Black arrows indicate mitochondria3.2 慢性亚砷酸钠暴露对小鼠睾丸组织铁死亡相关指标含量的影响与对照组相比，5.0 mg/L 和 50.0 mg/L 亚砷酸钠组小鼠的睾丸组织和线粒体中Fe2+含量增高（P<0.05）（表 8，图 3A-3B）。在亚砷酸钠各剂量组小鼠睾丸组织和线粒体中 ATP 含量均呈下降趋势（P<0.05）（表 8，图 3C-3D），脂质过氧化产物MDA 含量显著增加（P<0.05）（表 8，图 3E-3F）。亚砷酸钠暴露组小鼠睾丸组织中，，活性氧含量显著升高（P<0.05）（图 3G）。与对照组相比，在 5.0 mg/L 和 50.0 mg/L 亚砷酸钠组小鼠睾丸组织中，GSH
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R114

【参考文献】

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本文编号：2591083