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目的:探讨芹菜素(apigenin,AP)是否对丙烯腈(acrylonitrile,ACN)所致大鼠精子质量及睾丸损伤有干预作用及其可能机制,为ACN的生殖毒性防护和AP的利用提供一定依据。方法:选用成年雄性SD大鼠60只,随机分为对照组(玉米油)、ACN组(46 mg/kg ACN)、低AP干预组(46 mg/kg ACN+117 mg/kg AP)、中AP干预组(46 mg/kg ACN+234 mg/kg AP)和高AP干预组(46 mg/kg ACN+351 mg/kg AP),每组12只,进行灌胃染毒,1次/d,6 d/w,28 d后处死大鼠:(1)摘取双侧睾丸和附睾,称重并计算脏器系数;(2)采用计算机辅助精子分析(computer-aided sperm analysis,CASA)系统分析精子密度、活率、活力和精子运动参数;制备精子伊红染色涂片,观察精子形态;制备精子吖啶橙染色涂片,观察精子DNA完整性;(3)制备睾丸组织病理切片,评估睾丸组织结构变化;(4)试剂盒检测睾丸组织中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)、酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase,SDH)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)的活力;(5)试剂盒测定睾丸组织中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活力及总抗氧化能力(total antioxidation capability,T-AOC);(6)采用qRT-PCR技术测定睾丸组织中ASK1、MKK7、JNK、p38、Cyt c、Caspase-9、Caspase-3、Bax和Bcl-2 mRNA相对表达水平;(7)采用Western Blot技术测定睾丸组织中ASK1、p-ASK1、MKK7、p-MKK7、JNK、p-JNK、p38、p-p38、Cyt c、Caspase-9、Caspase-3、Bax和Bcl-2蛋白表达水平;(8)制备TUNEL染色切片,检测睾丸组织的细胞凋亡水平。结果:(1)体重和脏器系数:与对照组比较,ACN组附睾湿重和附睾脏器系数显著降低(P<0.05);与ACN组比较,低AP干预组大鼠附睾湿重和附睾脏器系数显著升高(P<0.05)。(2)精子质量:与对照组比较,ACN组大鼠a级和b级精子所占比例显著升高,d级精子所占比例显著降低(P<0.05);精子活率和精子活力显著升高(P<0.05);曲线速度(curve line velocity,VCL)、直线速度(straight line velocity,VSL)、平均路径速度(average path velocity,VAP)和平均移动角度(mean angular displacement,MAD)显著升高,鞭打频率(beat-cross frequency,BCF)显著降低(P<0.05)。与对照组比较,ACN组大鼠精子畸形率、头部畸形率和尾部畸形率显著升高(P<0.05);与ACN组比较,低、中AP干预组大鼠精子畸形率和头部畸形率显著降低(P<0.05)。与对照组比较,ACN组大鼠精子DFI指数显著升高(P<0.05);与ACN组比较,低、中AP干预组大鼠精子DFI指数显著降低(P<0.05)。(3)睾丸组织结构:ACN组大鼠生精小管萎缩变形,管径变小、间质增宽,生精细胞层数减少、排列紊乱,管腔中成熟精子数目很少,低、中AP干预组生精小管较为完整,排列规则,管腔内可见各级生精细胞和成熟精子。(4)睾丸标志酶:与对照组比较,ACN组大鼠睾丸组织中AKP和SDH活力显著降低(P<0.05);与ACN组比较,低、中、高AP干预组大鼠睾丸组织中LDH活力显著降低,AKP活力显著升高(P<0.05)。(5)睾丸组织氧化应激相关指标:与对照组比较,ACN组大鼠睾丸组织中GSH-Px活力和T-AOC水平显著降低(P<0.05);与ACN组比较,低AP干预组大鼠睾丸组织中GSH含量和T-AOC水平显著升高(P<0.05);高AP干预组大鼠睾丸组织中GSH-Px活力显著降低(P<0.05)。(6)基因检测结果:与对照组比较,ACN组大鼠睾丸组织中ASK1、MKK7、JNK、p38、Caspase-9和Bax mRNA相对表达水平升高,Bcl-2 mRNA相对表达水平降低(P<0.05);与ACN组比较,低AP干预组大鼠睾丸组织中MKK7、JNK、p38和Bax mRNA相对表达水平降低,Bcl-2 mRNA相对表达水平升高(P<0.05);中AP干预组大鼠睾丸组织中JNK和Bax mRNA相对表达水平降低,Bcl-2 mRNA相对表达水平升高(P<0.05);高AP干预组Bax mRNA相对表达水平降低(P<0.05)。(7)蛋白检测结果:与对照组比较,ACN组大鼠睾丸组织中ASK1、p-ASK1、MKK7、p-MKK7、JNK、p-JNK、p38、p-p38、Cyt c、Caspase-9、Caspase-3和Bax蛋白表达水平升高,Bcl-2蛋白表达水平降低(P<0.05),p-JNK/JNK、p-p38/p38比值升高,Bcl-2/Bax比值降低(P<0.05);与ACN组比较,低AP干预组大鼠睾丸组织中ASK1、p-ASK1、MKK7、p-MKK7、JNK、p-JNK、p38、p-p38、Caspase-9、Caspase-3和Bax蛋白表达水平降低,Bcl-2蛋白表达水平升高(P<0.05),p-JNK/JNK、p-p38/p38比值降低,Bcl-2/Bax比值升高(P<0.05);中AP干预组大鼠睾丸组织中ASK1、p-ASK1、MKK7、p-MKK7、JNK、p-JNK、p38、p-p38、Bax、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平降低,Bcl-2蛋白表达水平升高(P<0.05),p-ASK1/ASK1、p-JNK/JNK比值降低,Bcl-2/Bax比值升高(P<0.05);高AP干预组大鼠睾丸组织中Caspase-9、Caspase-3和Bax蛋白表达水平降低,Bcl-2蛋白表达水平升高(P<0.05),p-ASK1/ASK1、p-JNK/JNK比值降低,Bcl-2/Bax比值升高(P<0.05)。(8)TUNEL染色切片:与对照组比较,ACN组大鼠每生精小管中TUNEL阳性细胞数增加(P<0.05);与ACN组比较,低、中、高AP干预组大鼠每生精小管中TUNEL阳性细胞数减少(P<0.05)。结论:(1)AP对ACN诱导的精子畸形和DNA损伤有保护作用,且可以减轻ACN诱导的大鼠睾丸组织病理损伤,改善睾丸标志酶的变化。(2)AP可以通过减轻ACN诱导的睾丸氧化应激,抑制ASK1-JNK/p38信号通路的激活和线粒体介导的细胞凋亡而发挥其保护作用。