体外培养条件下双酚A诱导精原干细胞凋亡及其所致转录组变化

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双酚A(Bisphenol A,BPA)是目前全球生产量最大的化合物之一。人们在生活中广泛用到的聚碳酸酯塑料、环氧树脂涂料等,均是由BPA单体合成。聚碳酸酯和环氧树脂为高分子化合物,对身体无毒。但是连接BPA单体与高分子化合物之间的酯键易被水解,导致人们在使用聚碳酸酯、环氧树脂等材质的产品时会通过肠胃、皮肤等途径接触到BPA。BPA作为一种雌激素类似物,会影响人体的内稳态平衡。大量研究表明,BPA可造成雄性哺乳动物生殖腺发育不良、精子数目减少和精子DNA损伤等。在过去的几十年内,人群中男性不育的比例上升,这被认为与BPA所造成的环境污染有关。雄性哺乳动物生殖器官结构和功能的维持与精原干细胞(Spermatogonial stem cells,SSCs)的生物活性息息相关。SSCs一方面通过自我更新维持自身数目恒定,一方面通过精子发生产生其他类型的生殖细胞,包括大量精子。目前,关于BPA对SSCs的影响,了解十分有限。在本研究中,我们首先通过两步酶消化法和免疫磁珠法从小鼠睾丸组织中分离纯化SSCs并建立细胞系。该细胞系在体外传代超过60代,并且表达Oct4、Plzf、Etv5和Dazl等标志物。随后,我们通过细胞活力检测、细胞凋亡检测以及RNA-seq探究了BPA对SSCs的影响和潜在机制。CCK-8和克隆形成实验显示BPA抑制SSCs活力。TUNEL和Annexin V/7-AAD双染实验显示BPA在浓度为100 μM时显著诱导SSCs凋亡。最后,我们采用了RNA-seq技术对BPA处理后的SSCs在转录组水平进行分析,共检测到18,272个表达的基因,并通过qRT-PCR验证了RNA-seq的准确性。与正常组相比,我们发现860个差异性表达基因。通过GO(Gene ontology)分析,我们富集到细胞程序性死亡调节、凋亡过程调节两个与凋亡相关的生物过程。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)pathway分析同样也在筛选到的前30个信号通路中富集到凋亡信号通路,并且在参与凋亡信号通路的基因中,涉及线粒体凋亡途径的Atf4和Ddit3表达上调。综上,本研究结果显示BPA可降低SSCs活力,诱导SSCs凋亡,为探究BPA对雄性生殖系统的影响,提供了新的证据。同时RNA-seq结果为进一步探究BPA诱导SSCs凋亡的分子机制以及为临床上治疗由BPA引起的雄性生殖系统异常提供理论基础。
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