外源性瘦素致雄性小鼠生殖损伤及其机制的研究

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本文从以下几方面进行论述:  第一部分 瘦素对雄性小鼠生殖的影响  目的:明确外源性瘦素对正常雄性成年小鼠体重、摄食、生殖器官质量、血清瘦素和睾酮水平、精子参数、睾丸细胞凋亡的影响。  方法:(1)8周龄的正常雄性C57BL/6小鼠随机分为:对照组(0mg/kg瘦素)、0.1mg/kg瘦素组、0.5mg/kg瘦素组和3mg/kg瘦素组。对瘦素组小鼠腹腔注射瘦素,对照组小鼠则接受腹腔注射等体积生理盐水,共14天。注射期间,每2天称小鼠的体重和鼠粮1次。(2)注射实验结束后一天,将小鼠麻醉后摘除眼球取血,分离血清,用ELISA检测血清中瘦素和睾酮的水平。小鼠处死后对睾丸和附睾称重,取附睾尾部精子,参考第5版WHO实验室精液处理指南,计数精子浓度、活力、前向性;使用Diff-Quik染色液将精子涂片染色后观察精子形态,计算异常形态精子比例。(3)用TUNEL检测并计算睾丸中单个曲细精管内凋亡的细胞数目。(4)用荧光定量PCR检测对照组和3mg/kg瘦素组小鼠睾丸中睾酮合成相关基因的表达。  结果:(1)瘦素注射期间,对照组和瘦素组小鼠的体重、摄食无明显差异;注射实验结束后,对照组与瘦素组小鼠的睾丸质量和附睾质量基本一致。(2)3个瘦素组小鼠的血清瘦素水平都高于对照组小鼠,但无明显差异。0.1mg/kg瘦素组小鼠血清睾酮水平与对照组小鼠相当,但0.5mg/kg和3mg/kg瘦素组小鼠血清睾酮水平有下降趋势。(3)3mg/kg瘦素组小鼠的精子浓度与对照组小鼠相比明显下降(p<0.05);0.5mg/kg瘦素组和3mg/kg瘦素组小鼠的精子活力、前向性也比对照组小鼠显著降低(p<0.05),但这两个组小鼠的异常形态精子比例分别是对照组小鼠的1.25倍和1.38倍(p<0.05)。0.1mg/kg瘦素组小鼠的精子参数与对照组小鼠相比无明显改变。(4)3mg/kg瘦素组小鼠单个曲细精管内凋亡的细胞数目也比对照组小鼠增加(p<0.05),其他瘦素组小鼠单个曲细精管内凋亡的细胞数目与对照组相似。(5)3mg/kg瘦素组小鼠睾丸中睾酮合成相关基因的表达较对照组小鼠明显下调(p<0.05)。  结论:(1)为期14天的瘦素腹腔注射不影响正常雄性成年小鼠的体重、摄食和生殖器官质量。(2)给予小鼠外源性瘦素使小鼠血清瘦素水平上升,但与对照组小鼠相比无明显差异;虽然3mg/kg瘦素组小鼠睾丸中睾酮合成相关基因的表达明显下调,但这还不足以明显改变其血清睾酮水平。(3)外源性瘦素可使小鼠精子浓度、活力和前向性降低,异常形态精子比例和睾丸细胞凋亡数目增加,提示瘦素对雄性生殖有不利影响。  第二部分 瘦素对雄性小鼠血睾屏障的影响  目的:探索外源性瘦素对正常雄性成年小鼠血睾屏障完整性和功能的影响。  方法:(1)实验动物和处理同第一部分。(2)用生物素示踪实验检测小鼠的血睾屏障完整性。(3)提取小鼠的睾丸总蛋白,用Western Blot检测紧密连接相关蛋白claudin5,occludin和ZO-1的表达。(4)用免疫荧光观察cluaidn5,occludin和ZO-1在小鼠睾丸中的定位和表达。(5)用荧光定量PCR检测对照组和3mg/kg瘦素组小鼠睾丸中雄激素受体基因的表达。  结果:(1)在对照组、0.1mg/kg瘦素组和0.5mg/kg瘦素组小鼠的睾丸中,生物素只聚集在睾丸间质,提示这些小鼠的血睾屏障完整;而在3mg//kg瘦素组小鼠的睾丸中,不仅在睾丸间质中有大量生物素,大部分曲细精管管腔中也有生物素聚集,且处于生精上皮第Ⅷ期曲细精管管腔比处于其他生精上皮周期的曲细精管管腔更易出现生物素聚集,说明这些小鼠的血睾屏障完整性和功能受损。(2)Westernblot结果显示,只有3mg/kg瘦素组小鼠的claudin5,occludin和ZO-1表达与对照组小鼠相比明显减少(p<0.05)。(3)免疫荧光结果显示,对照组小鼠的claudin5,occludin和ZO-1定位于曲细精管基底部,即血睾屏障部位,这些蛋白的荧光呈线型,排列规整,而且claudin5在生精细胞中也有表达;3mg/kg瘦素组小鼠的claudin5,occludin和ZO-1虽然也在相同的位置表达,但血睾屏障部位的蛋白荧光减弱、稀疏。(4)与对照组小鼠相比,3mg/kg瘦素组小鼠睾丸中雄激素受体基因的表达明显下调(p<0.05)。  结论:(1)瘦素可以损伤小鼠血睾屏障的结构和功能,这与紧密连接相关蛋白的减少有关。(2)雄激素受体是影响血睾屏障结构的一个上游分子,睾丸中雄激素受体基因表达的减少参与了小鼠血睾屏障损伤的发生。  第三部分 瘦素减少TM4细胞紧密连接相关蛋白的机制研究  目的:研究瘦素对TM4细胞(小鼠支持细胞系)紧密连接相关蛋白的作用,并探索参与瘦素作用的信号通路。  方法:(1)用PCR扩增TM4细胞中瘦素受体基因表达产物,将PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳,检测TM4细胞中瘦素受体基因的表达。(2)将TM4细胞接种于6孔板,生长至50%融合后更换含有0nM(对照),10nM或100nM瘦素的低血清培养基,继续培养48h后收获细胞并提取总蛋白,用Western blot检测TM4细胞中claudin5,occludin和ZO-1的表达。(3)6孔板中的TM4细胞生长至40%融合后更换含有10μM AG490(JAK2抑制剂),10μM LY294002(PI3K抑制剂),或10μM U0126(U0126抑制剂)的低血清培养基培养4小时,再更换含有100nM瘦素的低血清培养基继续培养48小时,收获细胞并提取总蛋白,用Western blot检测TM4细胞中claudin5,occludin和ZO-1的表达。  结果:(1)PCR结果显示,TM4细胞中有瘦素受体基因的表达。(2)10nM瘦素对TM4细胞中紧密连接相关蛋白的表达无明显影响,而100nM瘦素可以显著减少clauidn5,occludin和ZO-1的表达(p<0.05)。(3)瘦素信号通路抑制剂AG490,LY294002和U0126都可以不同程度地恢复100nM瘦素减少的紧密连接相关蛋白。对于claudin5,LY294002能明显恢复其表达(p<0.05);而U0126能明显恢复occludin和ZO-1的表达(p<0.05)。  结论:(1)TM4细胞中有瘦素受体基因表达,这为瘦素作用于TM4细胞提供了条件。(2)100nM的瘦素可以使TM4细胞中紧密连接相关蛋白减少,瘦素的这一作用是导致小鼠血睾屏障损伤的机制之一。(3)瘦素-瘦素受体激活的JAK2/STAT,ERK和PI3K信号通路参与瘦素引起的紧密连接相关蛋白减少。
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