围青春期DEHP暴露通过损害Sertoli细胞和血睾屏障致小鼠生殖损伤
Peripubertal DEHP exposure impairs reproductive function in adult male mice by inducing damage to Sertoli cells and disrupting the blood-testis barrier
摘要目的 探究围青春期邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(di-2-ethylhexyl phthalate,DEHP)暴露通过损害成年雄性小鼠Sertoli细胞功能及血睾屏障,致其生殖损伤的作用机制.方法 180只3周龄雄性C57BL/6J小鼠通过随机数字表法分为(n=30):玉米油组(对照组)、5 mg/kg DEHP暴露组(5 mg/kg组)、25 mg/kg DEHP暴露组(25 mg/kg组)、125 mg/kg DEHP暴露组(125 mg/kg组)、250 mg/kg DEHP暴露组(250 mg/kg组)、500 mg/kg DEHP暴露组(500 mg/kg 组),连续灌胃5周.首次取材于9周龄进行,每组取10只.各组剩余F0代小鼠于14周龄按雄雌比1∶2与未暴露成年雌性小鼠合笼交配2周,第二次取材于16周龄完成,每组取20只.采用计算机辅助分析系统检测9周龄和16周龄雄性小鼠精子密度与活力;记录F1代仔鼠平均出生体质量、每窝4 d存活率、每窝产仔数及每窝内雌雄性别比.ELISA检测血清中激素水平;伊红染色观察精子畸形;HE染色观察睾丸组织病理变化;免疫荧光检测睾丸组织中血睾屏障相关的紧密连接蛋白1(zonula occludens-1,ZO-1)、缝隙连接蛋白43(connexin43,Cx43)以及细胞凋亡相关分子Cleaved-Caspase3的蛋白表达;免疫组化检测睾丸组织中Sertoli细胞标志物SOX9蛋白的表达;TUNEL检测睾丸组织细胞凋亡情况.通过比较毒理基因组学数据库(comparative toxicogenomics database,CTD)筛选邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯(mono-2-ethylhexyl phthalate,MEHP)致生殖损伤相关基因集,并结合GO/KEGG和Reactome富集分析预测可能信号通路.以MEHP 0、50、100、200 和400 μmol/L 处理TM4细胞株建立体外暴露模型;检测不同剂量MEHP处理组中TM4细胞活力;采用流式细胞术检测细胞凋亡;通过Western blot检测细胞凋亡相关蛋白B细胞淋巴瘤蛋白2(B-cell lymphoma 2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein,Bax),及血睾屏障相关蛋白ZO-1和Cx43蛋白的表达水平.结果 与对照组相比,500 mg/kg组雄性小鼠使雌性小鼠的怀孕率从80.0%降低到52.5%,总产仔数从212只减少到125只.与对照组相比,9周龄DEHP暴露组小鼠精子密度和活力显著降低,精子总畸形率显著增加(P<0.05);16周龄小鼠的精子活力仍然呈剂量依赖性下降趋势(P<0.05).25、125、250、500 mg/kg组小鼠曲细精管生精上皮高度显著下降,细胞空泡化增加,上皮萎缩和退化明显.免疫荧光结果显示,与对照组比较,250、500 mg/kg睾丸组织中的细胞凋亡增加,而血睾屏障相关的ZO-1和Cx43蛋白表达减少.血清中雄激素结合蛋白、促性腺激素释放激素和睾酮水平呈剂量依赖性降低(P<0.05),而黄体生成素和血清中促卵泡激素的水平均呈剂量依赖性升高(P<0.05).生物信息学分析显示,通过CTD分别筛选出与MEHP相关的男性系统疾病基因为153个.基于153个基因结合GO富集分析、KEGG通路和Reactome富集分析,凋亡信号通路明显富集.CCK-8结果显示,与对照组相比较,MEHP处理组TM4细胞活力呈剂量依赖性降低(P<0.05);Western blot结果显示,与对照组相比,MEHP处理组中Bcl-2、ZO-1和Cx43蛋白的表达水平明显降低(P<0.05),而Bax蛋白的表达水平明显增加(P<0.05).结论 围青春期DEHP暴露可能通过破坏血睾屏障和激活Sertoli细胞凋亡而导致成年雄性小鼠的精子质量降低及生殖力损伤.
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