微囊藻毒素-LR对人类精子运动能力的影响及其可能途径探讨

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目的微囊藻毒素-LR(microcystin-leucine arginine,MC-LR)是水环境中常见的污染物,具有雄性生殖毒性。流行病学研究发现MC-LR能进入人类精液,可能导致精子运动力下降。但是MC-LR如何降低人精子运动力,损害其功能,还尚不明确。本研究旨在探讨MC-LR对人类精子运动能力的影响及其可能途径,为MC-LR致雄性生育能力下降提供新见解。方法1.精液收集和精子获取人类精液由河南省人类精子库的供精志愿者提供。利用Percoll分离法将精液样品中的精子分离并收集。将精子放置于含有不同浓度MC-LR(0、1、10、100μg/L)的精子培养基暴露1、2、4、6小时或6小时进行后续实验。2.MC-LR暴露后MC-LR进入人类精子情况的检测Western blot检测MC-LR暴露后MC-LR进入人类精子内的情况;免疫荧光观察MC-LR的分布位置。3.MC-LR对人类精子运动等指标影响的检测人类精子暴露于不同浓度(0、1、10、100μg/L)的MC-LR不同时间(1、2、4、6小时)后,用伊红-苯胺黑染色法检测人类精子存活率的变化;用计算机辅助精子分析仪检测人类精子运动指标(精子前向运动力、曲线速率和线性指数等)的变化;用金霉素染色法检测人类精子获能和顶体反应的变化。4.MC-LR对人类精子超微结构及鞭毛运动相关分子影响的检测MC-LR暴露6小时后人类精子运动等能力出现明显损伤。为探究MC-LR对人精子运动能力影响的可能途径,后续暴露时间选择为6小时。透射电镜观察人类精子超微结构的变化;免疫荧光观察精子鞭毛运动相关分子的分布位置;RT-q PCR和Western blot检测精子鞭毛运动相关分子水平变化。5.MC-LR对人类精子Ca2+/CAMKKβ通路影响的检测流式细胞仪检测人类精子中Ca2+含量;Western blot检测CAMKKβ通路相关蛋白CAMKKβ、P-CAMKKβ、AMPK、P-AMPK的表达情况。结果1.MC-LR能够进入人类精子内并且主要分布于颈部和鞭毛Western blot结果显示MC-LR暴露后人类精子中可检测到MC-LR,表明MC-LR能够进入人类精子内;免疫荧光结果显示MC-LR主要分布于人精子颈部和鞭毛。2.MC-LR降低人类精子存活率、运动能力和获能率在1、2、4、6小时,随着MC-LR暴露浓度的升高,人精子存活率逐渐降低,并且呈剂量依赖性。当暴露6小时,与同期对照组相比,100μg/L MC-LR组中人类精子存活率显著降低(P<0.05)。在1小时,MC-LR对人精子运动指标无明显影响。随着MC-LR暴露浓度和时间的增加,人精子前向运动力逐渐降低。当暴露6小时,与同期对照组相比,10和100μg/L MC-LR组中人类精子前向运动力、曲线速率和线性指数显著降低(P<0.05)。在1小时,MC-LR对人精子获能率无明显影响。在2、4和6小时,随着MC-LR暴露浓度的增加,人类精子获能率逐渐下降。在6小时,1、10和100μg/L MC-LR组获能率出现显著下降(P<0.05)。不同浓度和时间MC-LR暴露对人类精子发生顶体反应无明显影响。以上结果表明MC-LR暴露可降低人类精子存活率、运动能力和获能率。3.MC-LR损伤人类精子鞭毛超微结构并降低鞭毛运动相关分子水平透射电镜结果显示,MC-LR暴露6小时后人类精子鞭毛中9对双联微管和2个中央微管排列紊乱、分布不对称,个别微管出现缺失。免疫荧光结果显示,DNAH17和SPEF2都存在于人精子鞭毛中。MC-LR暴露6小时后人精子鞭毛运动相关分子DNAH17、SPEF2、SPAG16、SPAG6、CFAP44的m RNA含量和蛋白水平显著降低(P<0.05)。以上结果表明MC-LR能够降低鞭毛运动相关分子水平,损伤人类精子鞭毛超微结构。4.MC-LR抑制人类精子中Ca2+/CAMKKβ通路MC-LR暴露6小时后,与对照组相比,1、10和100μg/L MC-LR组中Ca2+的含量显著降低(P<0.05)。MC-LR剂量依赖性降低CAMKKβ和AMPK蛋白磷酸化水平(P<0.05)。以上结果表明MC-LR暴露能够抑制人类精子中Ca2+/CAMKKβ通路。结论1.MC-LR可进入人类精子中并降低其运动能力和获能率。2.MC-LR能够损伤人类精子鞭毛超微结构和抑制Ca2+/CAMKKβ通路,这些可能参与MC-LR降低人类精子运动能力的过程。
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