芦丁和甲状腺素对束缚应激状态下成年小鼠睾丸精子发生的潜在保护作用研究

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压力是这个世界不可避免的现象。在压力状态下,人们会产生多种生理和心理的变化。机体的稳态发生变化的状态被称为应激,而引起这些变化的因素被称为应激源。应激可以分为三类:生理应激、心理应激和代谢应激。在试验研究中所建立的动物应激模型一般都由两种以上应激构成。例如束缚应激是通过限制行为活动和社交活动使动物产生生理应激和心理应激。在应激后,动物会产生大量行为、生理和神经内分泌改变以适应应激并恢复正常状态。据报道,压力会对动物繁殖产生不利影响。应激不仅会导致精子发生受抑制、睾丸大小和重量下降,还能对精子分裂和成熟的各个阶段进行抑制。此外,应激还会增加睾丸内脂质蓄积,并严重影响精子发生。对男性而言,应激的第一个表现是睾酮浓度降低、糖皮质激素快速增加等类固醇激素水平改变。芦丁是一种存在于荞麦、西番莲、苹果和绿茶中的黄酮类化合物。据报道,芦丁在临床上表现出不同的药理特性,包括抗氧化、抗癌、保护、抗血小板、抗血栓、血管保护、抗炎和心脏保护作用。许多研究证实了芦丁具有很强的抗氧化能力,特别是极强的净化能力。本研究探讨芦丁对小鼠束缚应激产生的内分泌水平变化、组织病理学、精子形态、精子发生的保护作用以及caspase依赖凋亡通路的抑制作用。1.芦丁对束缚应激后小鼠内分泌、睾丸组织形态和精子发生的保护作用试验取50只小鼠平均分为5组:对照组(C)、束缚应激组(RS)、束缚应激+DMSO(RS-DMSO)处理组、束缚应激+20mg(RS-20)芦丁处理组和束缚应激+200mg(RS-200)芦丁处理组。在15天的时间中,小鼠每天被放置在锥形管中以诱导束缚应激,药物处理组则在此基础上每日腹腔注射芦丁。结果发现,对照组小鼠的采食量和饮水量始终未发生变化。而应激组中除200mg芦丁处理组外,其余各组的采食量和饮水量都显著降低。对照组小鼠的体重每日正常增长,而应激组中除RS-200处理组外,其余各组的体重都显著降低。此外,应激组中除RS-200处理组外,其余各组的睾丸重、附睾重、胸腺和内脏脂肪重显著降低,肾上腺重则显著增加。血清睾酮水平和甲状腺素(T3和T4)水平在除RS-200处理组外的其余应激处理组中显著下降,而血清肾上腺素水平则显著上升。此外,在RS、RS-DMSO和RS-20组中还发现曲精细管破裂、管腔内少精、间隙间睾丸间质细胞减少等现象。而在对照组和RS-200组中发现,曲精细管形态完整、精原细胞到精子的空间排列正常、管腔内精子聚集并且间隙间睾丸间质细胞正常。试验还分析了不同阶段的生精小管在精子发生不同周期的阶段性组织病理学变化。在RS、RS-DMSO和RS-20组中,排精过程被钳制在第Ⅰ到第Ⅲ阶段,且管腔内圆形精子数量显著增多。在RS和RS-DMSO组中,排精第Ⅳ到第Ⅵ阶段发现细胞缺失,第Ⅶ到第Ⅹ阶段发现管腔增大。在RS、RS-DMSO和RS-20组中,排精第Ⅺ到第Ⅻ阶段的曲精细管中发现空泡。而另一方面,RS-200组生精小管在精子发生的不同阶段组织形态正常。因此,我们的结果表明芦丁对束缚应激后小鼠睾丸组织结构、组织形态、精子发生和睾丸内分泌功能起到保护作用。2.芦丁抑制束缚应激引起caspase依赖的细胞凋亡本研究旨在研究芦丁抑制束缚应激引起小鼠睾丸中Parp1和凋亡因子casapase3的表达变化。结果发现在对照组中,Parp1表达于精原细胞、初级精母细胞、精子细胞、间质细胞和睾丸支持细胞核中。与对照组相比,Parp1的表达量在RS、RS-DMSO和RS-20组中显著上升,而在RS-200组中则没有变化。免疫组织化学定位发现剪切的Parp1不仅在RS和RS-DMSO组中圆形和长条形精细胞中表达,还在精原细胞,初级精母细胞、间质细胞和支持细胞的细胞核周分布。但是剪切的Parp1在对照组、RS-20组和RS-200组中没有表达。在对照组和RS-200组中,casapase3主要在初级精母细胞和一个较小的程度上更为成熟的生殖细胞中表达;而在RS和RS-DMSO和RS-20组中,casapase3在精原细胞、初级精母细胞、精子细胞、间质细胞和支持细胞核中表达上升。在RS、RS-DMSO和RS-20组中,激活(剪切)的casapase3表达于分裂后的生殖细胞,尤其是在圆形和长形精子细胞中。此外,激活的casapase3还在精原细胞,初级精母细胞、间质细胞和支持细胞核周表达。而对照组中没有激活的casapase3表达。与RS和RS-DMSO组相比,激活的casapase3在RS-20组精细胞中表达减少,而在RS-200组中则没有表达。我们的研究发现,芦丁可以减少剪切的Parp1和casapase3,抑制细胞凋亡,提高抗氧化应激能力,保护睾丸生精能力。3.芦丁抑制束缚应激引起精子计数、运动能力、存活率和精子形态变化束缚应激可降低精子数、运动能力和存活率,增加精子畸形率。与对照组相比,RS、RS-DMSO和RS-20处理可以降低精子数、精子运动能力和精子活力。而在200mg芦丁处理后,精子数、精子运动能力和精子活力都显著上升。形态正常的精子主要存在于对照组合和RS-200组,而形态异常的精子主要存在于RS、RS-DMSO和RS-20组。200mg芦丁处理后,精子形态趋于正常。试验结果表明,芦丁可以将电子传给反应性自由基,使之转化为更为稳定的状态并引起自由基链淬灭反应。芦丁的抗氧化应激作用主要在于其化学结构中存在酚环和游离羟基。这些自由羟基可以捐赠氢离子并防止进一步氧化。因此,芦丁对脂质膜具有抗氧化作用,以保护精子免受应激。这种效过是由于其抗自由基的能力,且主要针对超氧阴离子自由基和羟基自由基,该过程参与启动精子脂质过氧化链。4.甲减小鼠束缚应激引起生长受损和睾丸细胞凋亡束缚应激与甲状腺功能减退能对动物睾丸功能造成损害。本试验取24只小鼠分为4组,对照组(C)、束缚应激组(RS)、甲减组(hypo-T)和应激甲减组(RS+hypo-T)。试验结果发现,RS、hypo-T和RS+hypo-T组小鼠采食量、饮水量、体重和睾丸重都显著下降。hypo-T和RS+hypo-T组小鼠血清T3水平显著降低。RS、hypo-T和RS+hypo-T组小鼠血清T4水平显著降低,而TSH水平升高。组织学观察发现RS、hypo-T和RS+hypo-T组小鼠睾丸出现间质水肿、基底膜破裂和间隙间隙增多等现象。RS+hypo-T组小鼠的生精小管发生收缩变形。束缚应激引起精子发生障碍和圆形精子细胞退化增多。此外,在RS+hypo-T组中睾丸间质细胞,血管,睾丸支持细胞,初级和次级精母细胞数量较RS、hypo-T和对照组更少,且出现凋亡现象。因此,RS+hypo-T通过促进细胞凋亡进程对雄性动物繁殖性能产生不利影响。
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