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心理应激对精子质量影响的机制尚未完全知晓。研究表明,其他应激可能会损害精子质量并在精子发生过程中诱导细胞发生凋亡,但束缚应激是否会在精子发生过程中诱导这些细胞凋亡,以及是否涉及TNF-α信号通路需要进一步研究。为了研究束缚应激是否通过激活TNF-α信号通路来影响精子发生,应用小鼠束缚应激模型,进行体外受精、MDA含量和线粒体膜电位的检测。从蛋白水平上对精子和睾丸生精小管中的caspase-3、TNFR1表达进行定量检测。从基因水平上对精子和睾丸生精小管中的TNF-α和TNFR1的表达进行定量检测。通过睾丸切片检测束缚应激在精子发生过程中诱导细胞发生凋亡。实验研究结果如下: 1.昆明小鼠连续束缚48h后,精子体外受精率由93.11%下降到67.03%,表明束缚应激会导致精子受精能力显著下降。 2.束缚应激小鼠精子中MDA含量与束缚前相比较,由0.62±0.12nmol/mg protein显著上升到2.55±0.29nmol/mg protein。表明束缚应激导致精子脂质过氧化程度升高,反映出束缚会对精子起到氧化应激的作用。 3.从附睾尾和输精管中获得的精子进行JC-1染色,束缚应激组红色荧光强度、绿色荧光强度、红色荧光与绿色荧光强度之比分别为36.17%、63.53%和0.59,与对照组86.87%、12.73%和6.93相比,线粒体膜电位显著下降,从而使精子线粒体的功能受损,影响精子的存活及其运动功能。 4.束缚应激组小鼠精子中凋亡相关蛋白Caspase-3的表达量(0.84±0.06)显著高于对照组(0.38±0.03)。在生精小管中Caspase-3表达量(2.92±0.32)显著高于对照组(1.49±0.05)。表明束缚应激加剧精子中凋亡相关蛋白的表达。 5.昆明小鼠连续束缚48h后,精子、生精小管中TNF-αmRNA表达量(4.60±0.10、1.50±0.10)显著高于对照组表达量(1.00±0.00、1.00±0.00)。表明束缚应激可以通过TNF-α信号通路影响精子发生。 6.昆明小鼠连续束缚48h后,生精小管中TNFR1mRNA相对表达量为(1.53±0.46)显著高于对照组表达量(1.00±0.00)。精子中TNFR1蛋白的表达量为(1.53±0.08)显著高于对照组(0.75±0.09)。生精小管中TNFR1蛋白的表达量(2.28±0.34)显著高于对照组(1.31±0.21)。表明束缚应激通过TNF-α信号通路影响精子发生是通过TNF-α和TNFR1结合发挥作用的。 7.昆明小鼠连续束缚48h后,睾丸中精原细胞凋亡率(1.85%)显著高于对照组(0.43%),初/次级精母细胞凋亡率(1.80%)显著高于对照组(0.41%),精子细胞凋亡率(0.55%)显著高于对照组(0.08%)。表明束缚应激加剧精子发生过程中的细胞凋亡。 8.C57和TNF-α-/-公鼠连续束缚48h后,C57精子体外受精率由91.30%下降到69.02%,TNF-α-/-精子体外受精率由89.31%下降到75.08%。表明束缚应激会导致精子受精能力显著下降,同时也证明TNF-α-/-会减弱束缚应激对公鼠精子质量的影响。进一步证明了束缚应激是通过激活TNF-α信号通路来影响精子。 9.连续束缚48h会引起C57BL/6J(野生型)和TNF-α-/-小鼠生精小管细胞凋亡,表现在Caspase-3的表达增加。其中C57小鼠生精小管中Caspase-3表达量(0.73±0.03)显著高于对照组(0.50±0.03),TNF-α-/-小鼠生精小管中Caspase-3表达量(0.64±0.01)显著高于对照组(0.53±0.03)表明束缚应激加剧生精小管中凋亡相关蛋白的表达。同时也证明TNF-α-/-会减弱束缚应激对公鼠生精小管的影响。进一步证明了束缚应激是通过激活TNF-α信号通路来影响精子发生。 综上所述,束缚应激不仅影响了小鼠精子的受精能力、氧化水平、线粒体功能,而且能通过TNF-α信号通路影响了精子凋亡相关蛋白Caspase-3、TNF-αmRNA、TNFR1蛋白等的表达,进而影响精子的发生。由此,为探讨束缚应激损伤生殖细胞和雄性生育能力的机制提供理论支持。