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男性不育主要与遗传缺陷,环境毒物和具有生殖毒性的医学治疗等有关。男性不育的病因是精子产生或精子运输异常,其中精原干细胞功能受损导致精子发生异常是主要原因。白消安(Busulfan)早期主要作为传统化疗药,目前广泛应用于慢性髓性白血病患者造血干细胞移植的预处理,它虽然能提高患者生存率,但会通过损伤睾丸并减少精子数量导致男性不育。因此,研究白消安损伤睾丸机理,并寻找新的方法减少其副作用是十分必要的。内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)在正常生理条件下的主要作用是维持细胞的稳态,但是,持续的内质网应激会引起癌症、炎症、神经退行性疾病和代谢性疾病等。内质网应激在发育、代谢和免疫等方面的重要作用已在多种细胞类型中得到证实。干细胞具有自我更新和分化成各种细胞的能力。干细胞存在于各个组织中,参与发育、组织更新以及某些疾病过程。精原干细胞是精子发生和雄性生殖的关键。虽然有研究表明内质网应激引起的凋亡可能与某些环境毒物有关,但是内质网应激在精原干细胞凋亡中的作用机制还未阐明。褪黑素是由松果体合成的一种吲哚类激素,它具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等作用。褪黑素能与特定的受体或胞质蛋白结合,激活一系列的信号通路。研究表明,褪黑素可调控正常细胞和癌细胞的凋亡过程,但是褪黑素对白消安引起的精原干细胞凋亡的调控机制尚不明确。在本研究中,首先通过组织形态学观察、免疫荧光染色和Western blotting等试验,对内质网应激水平进行检测,发现白消安处理的小鼠睾丸(体内)和小鼠精原干细胞(体外)中,内质网应激相关基因GRP78、ATF6、p IRE1和XBP1等被强烈激活,与内质网应激凋亡相关基因Caspase12和CHOP的表达水平升高,P53和PUMA等凋亡蛋白的表达上调,表明白消安主要通过激活内质网应激引起生殖细胞凋亡和睾丸损伤。在此基础上,进一步探索了褪黑素对白消安引起的睾丸损伤和精原干细胞凋亡的调控机制,通过形态学、组织学、免疫荧光染色,流式细胞术及Western blotting等试验,发现褪黑素能抑制小鼠睾丸(体内)和小鼠精原干细胞(体外)中GRP78、ATF6、p IRE1和XBP1等内质网应激标记的表达水平。此外,褪黑素可以在体内外通过抑制凋亡蛋白Caspase12、CHOP、Caspase3、P53和PUMA等的表达进而抑制精原干细胞的凋亡。因此,本研究表明,内质网应激是白消安引起精原干细胞凋亡和睾丸损伤的主要原因,褪黑素可以通过抑制精原干细胞发生内质网应激,进而抑制精原干细胞凋亡并保护睾丸免受损伤。本研究为临床上治疗白消安引起的男性不育提供了一定的理论依据。