短期接触三丁基锡阻断成年大鼠睾丸间质细胞的再生

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研究背景和目的:  三丁基锡(TBT)被广泛地使用于许多的工业产品,如木材的防腐剂、杀菌剂和塑料稳定剂等。TBT 是海洋和淡水生态系统中常见的污染物,并可以长期存在,其通过毒害食物链底部的藤壶、藻类和其他低等生物体,然后在食物网上生物放大,最终影响人类健康。已经证明,TBT对多个脏器造成损伤,有免疫系统毒性、神经系统毒性、细胞毒性、肝毒性、肾毒性以及皮肤和眼睛刺激作用等。胚胎的毒性、胎儿的毒性、性腺的毒性在生殖系统中也可以观察到,这些都会影响动物的生殖功能。并且在两代雄性大鼠的生殖毒性研究中发现,TBT能够降低精子计数并延迟精子运动。然而TBT对睾丸间质细胞发育的影响仍然未知。一次性的腹腔注射75 mg/kg乙烷二甲磺酸盐(EDS)可以清除大鼠所有的睾丸间质细胞,是完美的睾丸间质细胞再生模型,可以用来研究睾丸间质细胞的发育再生过程。所有睾丸间质细胞会在EDS注射后的第7天全部消亡;幼睾丸间质细胞的再生形成则发生在EDS注射后的第35天;在EDS注射后的第56天,幼睾丸间质细胞可以发育成熟为成年睾丸间质细胞从而完成再生的全部过程。本次实验的研究目的在于探究短时间暴露于低剂量的TBT是否会永久影响EDS处理后睾丸间质细胞的再生发育并阐明其潜在的机制。  研究方法:  随机将72只成年雄性的Sprague-Dawley大鼠分成四个组:对照组(生理盐水组)、0.1、1.0或者10.0 mg/kg/天TBT组,每组18只,持续灌胃共10天。在处理结束后,所有大鼠接受一次性腹腔注射75 mg/kg的乙烷二甲磺酸盐(EDS)来清除所有的睾丸间质细胞。每3天进行一次称重,同时对动物的活动状态进行观察记录。在EDS后第7、35和56天收集大鼠血液,用化学结合法测量血清的睾酮,ELISA 法测量黄体生成素(LH)和促卵泡激素(FSH)水平。取出睾丸,分离每对睾丸并称重,一侧睾丸固定在Bouin溶液中,用所有时期的睾丸间质细胞都有的标记物3β-羟基类固醇脱氢酶1(HSD3B1)和后期睾丸间质细胞发育阶段标记物11β-羟基类固醇脱氢酶1(HSD11B1)进行免疫组织化学分析睾丸间质细胞形态学和数目,以支持细胞标记物SOX9进行免疫组织化学分析支持细胞数目,以HSD3B1-增生标记物增殖细胞核抗原(PCNA)共染色进行免疫荧光化学分析EDS后第35天的睾丸间质细胞增殖情况。对侧睾丸冷冻,以提取RNA用实时荧光定量核酸扩增检测(qPCR)测量睾丸间质细胞类固醇生成有关的基因和支持细胞相关基因的表达水平,制备组织匀浆用Western blot(WB)法分析其相关蛋白质的表达水平。以上述的指标来共同评估睾丸间质细胞的再生情况。  研究结果:  TBT短期(10天)暴露不影响大鼠体重,但10 mg/kg的TBT降低大鼠体重。TBT降低了EDS处理后的血清睾酮水平,1和10 mg/kg的TBT显著性降低EDS后35天和56天血清睾酮水平,并且增加了EDS后56天血清LH和FSH水平,提示TBT直接抑制睾丸间质细胞再生并通过负反馈作用通过LH和FSH水平。免疫组织化学染色显示,在EDS后第56天,与对照组比较,TBT建立依赖地减少睾丸中再生的HSD3B1和HSD11B1阳性的睾丸间质细胞数目,在0.1 mg/kg的极低剂量下就有显著性意义(P<0.05)。免疫荧光染色显示,EDS注射后第35天PCNA阳性的-HSD3B1阳性的睾丸间质细胞的数量显著减少,提示TBT抑制幼睾丸间质细胞的增殖。与对照组相比,SOX9 阳性的支持细胞数目没有变化,提示TBT不影响支持细胞数目。进一步研究表明,TBT下调了睾丸间质细胞类固醇合成相关酶mRNA和蛋白质水平(Lhcgr、Cyp11a1、Hsd3b1、Cyp17a1、和Hsd17b3)的表达,10 mg/kg的TBT也下调支持细胞mRNA和蛋白(Fshr、Dhh和Sox9)的表达。组织芯片免疫组化的半定量检测中,观察到睾丸间质细胞大小和细胞质大小的显著减少和每个睾丸间质细胞的HSD3B1密度降低,提示这些再生的睾丸间质细胞不太成熟。根据FSHR、DHH和SOX9表达的降低判断,短时间(10天)10 mg/kg的TBT暴露永久性破坏支持细胞功能。  研究结论:  本研究表明,短期TBT的暴露通过抑制睾丸间质细胞的增殖和下调类固醇生成相关mRNA和蛋白质表达而影响睾丸间质细胞再生发育过程。高剂量的TBT也可以抑制支持细胞的功能,主要通过旁分泌从而影响了睾丸间质细胞的再生过程。
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