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睾丸支持细胞(Sertoli cell,SC)对于成年动物精子的生成量具有决定性影响,所有针对睾丸的毒物均以支持细胞作为第一作用对象。睾丸支持细胞骨架参与了血睾屏障的形成、精子的释放及物质的运输等生理活动,研究氧化应激对支持细胞骨架的影响,不仅可以进一步认识精子生成的调节机制,而且能阐明活性氧导致雄性不育的机制,为治疗雄性不育提供依据和新的思路。本实验以仔猪睾丸支持细胞为实验材料,利用H2O2、细胞松弛素(CytB)模拟细胞内的氧化应激环境,研究了活性氧对细胞骨架的影响及可能的调节机制。
为了建立合适的实验模型,本研究首先研究了H2O2对细胞骨架的影响。通过急性实验,确定H2O2处理的半数致死量(LD50)为617.5μmol/L。利用荧光分光光度计和荧光探针检测H2O2处理后的细胞内ROS水平和超氧化物阴离子的水平的变化,结果发现,H2O2处理明显增加ROS和超氧化物阴离子的水平(p<0.05)。为了检测ROS对细胞的影响,本实验用投射电镜对细胞的超微结构进行了检测,结果发现线粒体发生肿胀,染色质凝集,胞浆浓缩和核溢裂的现象并且空泡化特别明显。进一步通过免疫荧光染色发现细胞内的微丝应力纤维网和微丝束被破坏,出现微丝边集合。
本实验还利用细胞松弛素(CytB)模拟细胞内的氧化应激环境。结果显示,随着浓度的升高,细胞内ROS的水平显著升高(p<0.05),且DHE染色后,光密度变化也与ROS变化趋势一致。利用免疫荧光染色发现,当CytB浓度分别为0.1gmol/L及0.5gmol/L时,微丝出现聚集现象但细胞形态完整;当浓度达到1.5μmol/L,时,微丝出现断裂,甚至都成碎片,呈弥散状。
为了研究细胞松弛素(CytB)幂H2O2在对细胞的影响中是否存相互作用,本实验还研究了二者共同作用对微丝的影响。结果显示在本实验中两者是协同作用。在添加VE后,可以削弱它们的影响。
为了研究ROS调节细胞骨架的可能机制,本实验还研究了Sertoli细胞抗氧化能力和MAPK级联活性的变化。结果发现细胞松弛素(CytB)、H2O2和二者共同作用均使SOD、GSH、CAT等水平显著下降,加入VE后几种酶的活性明显上升。细胞松弛素和H2O2均激活了ERK1/2和P38,加AVE抑制了ERK1/2和P38的激活。
综上所述,本研究所得结论如下:
(1)细胞松弛素和H2O2引起Sertoli细胞内ROS水平显著升高,使细胞活力显著下降;
(2)细胞松弛素和H2O2对F-actin的分布有影响;
(3)细胞松弛素和H2O2诱导的Sertoli细胞内高ROS水平使细胞内抗氧化能力下降,并可以激活ERK和P38,VE可以抑制活性氧的作用。