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玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA)毒素又称为F-2毒素,它首先从有赤霉病的玉米中分离得到,主要是由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)和粉红镰刀菌(Fusarium roseum)等某些真菌产生的一种非甾体、具有雌激素样作用的镰刀真菌毒素。ZEA广泛存在于霉变的小麦、玉米、高粱等谷类作物以及奶中,是世界上污染范围最为广泛的镰刀菌毒素之一[1]。据研究报道,ZEA可影响啮齿类动物、灵长类动物、人类的青春期发育和生殖机能,但具体机制尚不清楚[2-4]。青春期的启动与发育主要受下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamic-pituitary-gonadal axis,HPGA)所调控,该轴主要由下丘脑促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,Gn RH)脉冲式释放所驱动;现已阐明,Kisspeptins/GPR54系统在调控青春期发育和生殖机能上起到了不可或缺的作用,Kisspeptins及其配体GPR54对下丘脑Gn RH脉冲式释放的激活,被认为是青春期发育启动的关键靶点[5-11]。本课题通过ZEA对雌性未成年SD大鼠进行染毒建立ZEA诱发青春期前大鼠青春期启动发育模型,旨在阐明Kisspeptins/GPR54系统在ZEA诱导青春期启动发育过程中的作用,为探讨类雌激素样作用外源性物质以及镰刀菌毒素引起青春期启动提前的机制研究提供参考。将150只18日龄(postnatal day 18,PND18)雌性未成年SD大鼠,按照窝别区组及体重随机分组的方式分为5组:溶剂对照组(玉米油)、50 g kg-1 E2阳性对照组、0.2 mg kg-1 ZEA染毒组、1 mg kg-1 ZEA染毒组、5 mg kg-1 ZEA染毒组。每日1次经口灌胃染毒,连续染毒5天。染毒结束后,从各组中按照窝别区组随机选取15只于大鼠24日龄处死,剩余各组大鼠观察至52日龄时处死。采用观察大鼠体质量以及一般临床体征检测ZEA对青春期前大鼠染毒后的综合毒性效应,采用观察大鼠阴道开口时间检测ZEA对青春期前大鼠青春期启动时间的影响,采用阴道涂片观察大鼠动情周期各期细胞形态和计算大鼠动情周期时长检测ZEA对青春期前大鼠卵巢甚至HPGA功能的影响,采用计算子宫、卵巢系数检测ZEA对青春期前大鼠子宫、卵巢发育的影响,采用观察子宫、卵巢组织切片检测ZEA对青春期前大鼠子宫、卵巢卵泡发育的影响。研究结果显示0.2,1,5 mg·kg-1ZEA对青春期前雌性大鼠的体质量随着染毒及观察饲养时间的延长没有显著影响,说明0.2,1,5 mg kg-1 ZEA对青春期前雌性大鼠可能不存在综合毒性作用;1,5 mg kg-1 ZEA对大鼠阴道开口时间呈现剂量依赖性的提前,说明1,5 mg kg-1 ZEA可以诱导大鼠青春期启动提前;0.2,1,5 mg·kg-1ZEA对大鼠阴道脱落细胞的形态无显著影响但1,5 mg kg-1 ZEA可延长大鼠动情周期持续时间,说明一定剂量的ZEA可能对卵巢甚至下丘脑-垂体-性腺轴的功能存在影响;0.2,1,5 mg·kg-1ZEA对青春期前大鼠卵巢系数无影响,1,5 mg kg-1 ZEA对青春期前大鼠子宫质量呈现剂量依赖性增加的趋势,说明1,5 mg kg-1 ZEA可能促进青春期前大鼠子宫的发育;0.2,1,5 mg·kg-1ZEA子宫、卵巢组织切片细胞形态正常,且1 mg kg-1 ZEA染毒组卵泡发育呈现次级卵泡至成熟卵泡阶段,5 mg kg-1 ZEA染毒组卵泡处于排卵及黄体期阶段,说明0.2,1,5 mg·kg-1ZEA对青春期前大鼠子宫、卵巢不呈现毒性作用,且1,5 mg·kg-1ZEA可促进青春期前大鼠卵巢卵泡发育、黄体生成。综上所述,一定剂量的ZEA可以使青春期前雌性SD大鼠青春期启动和发育提前,但ZEA作用的具体机制需要进一步的研究。采用Western印迹法对5个处理组的PND24处死组青春期前雌性SD大鼠的下丘脑组织匀浆中Gn RH、GPR54、PLC、PKC、ERK1/2、p38蛋白表达水平进行了检测,检测结果显示0.2,1,5 mg kg-1 ZEA促进下丘脑Gn RH蛋白表达,说明一定剂量的ZEA诱发青春期启动可能是通过影响HPGA提前启动促发下丘脑合成和分泌Gn RH来完成的;0.2 mg kg-1ZEA可促进下丘脑GPR54的蛋白表达,说明一定剂量的ZEA诱发青春期启动可能是通过GPR54来调节Gn RH分泌;0.2,1,5 mg kg-1 ZEA促进下丘脑PLC、PKC蛋白表达,说明一定剂量的ZEA诱发青春期启动可能是通过GPR54调控PLC、PKC蛋白表达引起Gn RH的分泌;1,5 mg kg-1 ZEA染毒组下丘脑ERK1/2的蛋白表达水平显著降低,0.2 mg kg-1 ZEA染毒组p38蛋白表达水平显著升高,说明ERK1/2、p38可能参与ZEA诱发青春期启动过程中GPR54对Gn RH的调控,但具体调控机制尚有待于进一步探讨。结论:综上所述,一定剂量的ZEA可以诱导青春期前大鼠的青春期启动与发育提前;Kisspeptins/GPR54系统在ZEA诱导青春期前雌性SD大鼠的青春期启动与发育中起到了重要作用,下丘脑GPR54可能通过表达增加进一步上调PLC、PKC、p38以及下调ERK1/2的蛋白表达来调控下丘脑Gn RH蛋白的表达水平增加,促发HPGA,引起青春期前雌性SD大鼠提前启动与发育。然而青春期发育调控是一个非常复杂的神经内分泌网络,在ZEA引起青春期提前发育过程中以及Kisspeptins/GPR54系统在ZEA对青春期提前发育过程影响中还有许多调控路径和作用机制有待于进一步研究。