摘要目的:观察烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide mononucleotide,NMN)对链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)诱导的糖尿病(Diabetes mellitus,DM)小鼠生精障碍的保护作用,探讨并初步阐释NMN通过调控支持细胞(Sertoli cells,SCs)糖酵解进而改善DM小鼠生精障碍的作用机制。<br> 方法:腹腔注射STZ诱导DM小鼠模型。造模成功后,给予NMN (500mg/kg)干预8周。处死后,采用附睾精液涂片评估NMN对DM小鼠精子数量及畸形率的改善作用;苏木精/伊红染色(Hematoxylin-eosin,HE)观察NMN对DM小鼠附睾内精子数量及睾丸组织形态学的影响;采用实时荧光定量 PCR (Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)及免疫组织化学方法(Immunohistochemistry,IHC)检测小鼠睾丸组织抑凋亡因子Bcl-2、促凋亡因子 Bax的表达。采用 IHC 法检测睾丸 SCs 骨架蛋白Vimentin的蛋白表达, qRT-PCR法检测睾丸SCs标志基因WT1、GATA4的表达;采用qRT-PCR、IHC及Western blot法检测睾丸糖酵解关键酶HK2、PKM2、LDHA的表达,应用乳酸及丙酮酸检测试剂盒测定睾丸中乳酸、丙酮酸含量。随后建立高糖(High glucose HG)诱导TM4细胞损伤模型,同时添加NMN干预48 h。CCK-8法检测细胞活力;采用qRT-PCR及Western blot法检测TM4细胞Bcl-2、Bax的表达。采用qRT-PCR法检测TM4细胞SCs标志基因WT1、GATA4的表达,qRT-PCR、Western blot法检测TM4细胞糖酵解关键酶HK2、PKM2、LDHA的表达,应用乳酸及丙酮酸检测试剂盒测定细胞上清液中乳酸、丙酮酸含量。<br> 结果:与对照组(Ctrl组)相比,DM小鼠睾丸重量明显降低。附睾精液涂片结果显示DM小鼠精子数量显著降低,畸形率显著升高。HE染色结果发现,DM小鼠附睾管腔内少量精子,生精上皮明显损伤,生精细胞层数减少至3~4层,生精细胞排列紊乱,精原细胞及初级精母细胞数量减少,生精小管直径及面积显著减小。qRT-PCR及IHC结果表明,DM小鼠睾丸抑凋亡因子Bcl-2基因及蛋白表达水平显著下调,促凋亡因子Bax基因和蛋白的表达水平显著上调。NMN干预后,睾丸生精上皮损伤减轻,接近Ctrl组,睾丸细胞凋亡减少,精子生成增多。IHC结果表明,与Ctrl组相比, DM小鼠生精小管中Vimentin呈分散、断裂的表达,Vimentin阳性细胞数量明显减少。qRT-PCR结果显示,DM小鼠支持细胞标志基因WT1、GATA4表达显著降低。NMN干预后,Vimentin阳性细胞数量明显增多,WT1、GATA4基因表达水平显著上调。此外,qRT-PCR、免疫组化及Western blot结果均显示,糖酵解相关限速酶HK2、PKM2、LDHA在DM小鼠睾丸中的表达显著下调。乳酸及丙酮酸含量测定结果显示,DM小鼠睾丸乳酸含量减少,丙酮酸蓄积增多。NMN干预后,糖酵解相关限速酶HK2、PKM2、LDHA的表达水平显著升高,睾丸乳酸含量增多,丙酮酸蓄积减少。CCK-8检测结果发现,在体外培养的TM4细胞中,添加HG可抑制细胞活力, NMN处理显著提高了暴露于HG的细胞活力。qRT-PCR及Western blot结果显示,HG促使TM4细胞Bcl-2基因和蛋白表达显著降低,Bax基因和蛋白表达显著升高。NMN处理逆转了HG诱导的TM4细胞凋亡。qRT-PCR结果表明,HG处理后TM4细胞中WT1、GATA4基因的表达显著降低;qRT-PCR、Western blot结果表明,HG促使TM4细胞中HK2、PKM2、LDHA表达显著降低。此外,添加HG后, TM4细胞的乳酸产量下降,丙酮酸蓄积增多。NMN处理后,TM4细胞WT1、GATA4、HK2、PKM2及LDHA的表达水平均显著上调,乳酸产量增多,丙酮酸蓄积减少。<br> 结论:NMN对STZ诱导的DM小鼠生精功能障碍具有改善作用,其机制可能是通过促进SCs糖酵解代谢通路从而抑制生殖细胞凋亡实现的。
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