青春期暴露PCB118对雄鼠睾丸和精子氧化应激的影响及其机制探讨

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多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是一类典型的持久性有机污染物,曾经被大量生产和应用,在环境中广泛分布,可通过食物链进行生物蓄积。人体中可检测到PCBs的存在。由于PCBs的高度亲脂性,其进入人体后可与血脂结合并被运输到包括肝脏、甲状腺、生殖器官和大脑在内的不同部位,并产生毒性。生殖系统作为对PCBs较敏感的系统之一,越来越受到人们的关注,许多研究均表明PCBs会对不同种属雄性动物生殖系统造成不同程度的影响。PCBs有209种同系物,其中2,3’,4,4’,5-五氯联苯(PCB118)是毒性较强的同系物之一,可以在哺乳动物的脂肪组织、血清以及乳汁中积累。目前关于PCB118对雄性生殖系统影响的研究较少,而对于在雄性小鼠青春期阶段PCB118暴露的研究更是较为缺乏。本研究旨在探讨青春期雄性小鼠PCB118暴露对成年后生殖系统的影响及其作用机制初探,为PCB118对人类生殖和发育功能的影响提供理论依据。实验方法:在雄鼠出生后3-4周开始,连续35天分别灌胃暴露0、50和500μg/kg/day的PCB118。然后取小鼠的精子和睾丸,通过系列生物学实验(H&E染色、TUNEL、流式细胞术、RT-qPCR和Westren-blot等)和分析手段,检测了PCB118对小鼠睾丸形态和精子质量、睾丸细胞凋亡情况的影响。并探究了PCB118对睾丸组织及精子的氧化应激水平,芳香烃受体AhR和其下游靶基因Cyp1a1及抗氧化因子Nrf2的表达的影响。实验结果:(1)青春期暴露PCB118对小鼠睾丸形态和精子质量的影响。结果显示,与对照组相比,PCB118显著降低了小鼠睾丸的质量以及曲细精管的直径,并且生精上皮出现不同程度的损伤。精子的数量也显著降低,且活力下降,精子畸形率升高。(2)青春期暴露PCB118对小鼠睾丸细胞的凋亡的影响。研究结果显示:暴露于PCB118的小鼠睾丸细胞与对照组相比凋亡情况增加,与线粒体凋亡途径有关的Bcl2、Bax、Caspase3的m RNA和蛋白的表达受到影响,抗凋亡因子Bcl2的表达显著下降,促凋亡因子Bax和凋亡执行者Caspase3的表达显著上升。(3)青春期暴露于PCB118对小鼠睾丸和精子氧化应激的影响。结果显示:与对照组相比,两组PCB118处理组的睾丸组织抗氧化酶SOD、CAT、GSH-PX的活力和抗氧化酶相关基因Sod,Cat,Gpx1,Ho-1的表达显著降低,并且总抗氧化能力也显著下降,氧化应激产物过氧化脂质的水平升高;另一方面,精子中ROS含量显著增加,并且精子的线粒体膜电位明显下降。(4)PCB118对小鼠睾丸组织AhR、Cyp1a1和Nrf2表达的影响。研究结果显示,两组PCB118处理组的睾丸组织AhR与Cyp1a1的m RNA和蛋白表达水平显著提高,而Nrf2的表达显著下降。综上所述,青春期暴露PCB118可造成小鼠睾丸质量下降并产生组织损伤;精子活力下降,数量减少,畸形率升高;睪丸细胞凋亡增加。同时造成睾丸组织和精子的氧化应激水平升高,AhR和Cyp1a1的表达升高,Nrf2的表达下降。推测PCB118可通过激活AhR/Cyp1a1通路,抑制Nrf2的表达来造成睾丸氧化应激的加剧,引发细胞凋亡,造成睾丸和精子质量的损伤。
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