Sirtuins蛋白在双酚A诱导的雄性生殖系统损伤模型小鼠睾丸组织和GC-2细胞中的表达及其意义

doi:10.13481/j.1671-587X.20230501

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨Sirtuins（Sirt）蛋白家族在双酚A（BPA）诱导的雄性生殖系统损伤细胞和动物模型中的作用，阐明其对BPA诱导的雄性生殖系统损伤的影响。方法 40只昆明种小鼠随机分为对照组、低剂量BPA组（给予3 mg·kg^－1·d^－1 BPA）、中剂量BPA组（给予30 mg·kg^－1·d^－1 BPA）和高剂量BPA组（给予300 mg·kg^－1·d^－1 BPA），每组10只。低、中和高剂量BPA组小鼠采用玉米油（0.01 mL·g^－1）配成相应浓度BPA灌胃，对照组小鼠给予0.01 mL·g^－1玉米油。5周后，检测各组小鼠体质量、睾丸指数和附睾指数，计算机辅助精液分析（CASA）系统检测各组小鼠精子质量，HE染色观察各组小鼠睾丸组织形态表现，Western blotting法检测各组小鼠睾丸组织中Sirt1~Sirt7蛋白表达水平。小鼠GC-2细胞分为0、20、40和80 μmol·L^－1 BPA组（给予0、20、40和80 μmol·L^－1 BPA处理），EdU荧光染色法检测各组GC-2细胞增殖率，流式细胞术检测不同细胞周期各组GC-2细胞百分率和细胞凋亡率，Western blotting法检测各组GC-2细胞中Sirt1~Sirt7蛋白表达水平。结果与对照组比较，高剂量BPA组小鼠的睾丸指数降低（P<0.05）；与对照组比较，中和高剂量BPA组小鼠不动精子百分率升高（P<0.01），快速前向运动精子百分率降低（P<0.01），中速前向运动精子百分率降低（P<0.05），高剂量BPA组小鼠精子畸形率升高（P<0.01）。HE染色，各剂量BPA组小鼠曲细精管内各级生精细胞呈现数量减少且排列疏松的趋势。与对照组比较，低剂量BPA组小鼠睾丸组织中 Sirt6蛋白表达水平降低（P<0.01），中剂量BPA组小鼠睾丸组织中Sirt1、Sirt2和Sirt6蛋白表达水平降低（P<0.01），高剂量BPA组小鼠睾丸组织中Sirt1、Sirt2、Sirt3、Sirt4、Sirt5、Sirt6和Sirt7蛋白表达水平降低（P<0.05或 P<0.01）。EdU染色法，与0 μmol·L^－1 BPA组比较，20、40和80 μmol·L^－1 BPA组细胞增殖率降低（P<0.01）。流式细胞术，作用48 h后，与0 μmol·L^－1 BPA组比较，20、40和80 μmol·L^－1 BPA组GC-2细胞凋亡率升高（P<0.01）。Western blotting法，作用24 h后，与0 μmol·L^－1 BPA组比较，20 μmol·L^－1 BPA组小鼠GC-2细胞中Sirt4和 Sirt7蛋白表达水平降低（P<0.05或P<0.01），80 μmol·L^－1 BPA组小鼠GC-2细胞中Sirt4和Sirt7蛋白表达水平降低（P<0.05或 P<0.01）。作用48 h后，与0 μmol·L^－1 BPA组比较，20 μmol·L^－1 BPA组小鼠GC-2细胞中Sirt2、 Sirt3、Sirt4 和Sirt6蛋白表达水平降低（P<0.05或P<0.01），40 μmol·L^－1 BPA组小鼠GC-2细胞中Sirt1、Sirt2、Sirt3、Sirt4和Sirt6蛋白表达水平降低（P<0.05或 P<0.01），80 μmol·L^－1 BPA组小鼠GC-2细胞中Sirt1、 Sirt2、Sirt3、Sirt4、Sirt 5和Sirt6蛋白表达水平降低（P<0.05或 P<0.01）。结论 BPA诱导的雄性生殖损伤细胞和动物模型中Sirt1~Sirt7蛋白表达水平降低，加重了BPA诱导的雄性生殖系统损伤。

关键词: 双酚A, Sirtuins, 雄性生殖损伤, 细胞周期, 细胞凋亡

Abstract:

Objective To discuss the effect of Sirtuins（Sirt） protein family on the male reproductive system damage cell and animal models induced by bisphenol A （BPA）， and to clarify its effect on the male reproductive system damage induced by BPA. Methods Forty Kunming mice were randomly divided into control group， low dose of BPA group （given 3 mg·kg^－1·d^－1 BPA）， medium dose of BPA group （given 30 mg·kg^－1·d^－1 BPA）， and high dose of BPA group （given 300 mg · kg^－1·d^－1 BPA），and there were 10 mice in each group. The mice in low， medium， and high doses of BPA groups were gavaged with corn oil （0.01 mL·g^－1） mixed with corresponding concentrations of BPA， while the mice in control group were given 0.01 mL·g^－1 corn oil. After 5 weeks， the body weights， testis indexes， and epididymal indexes of the mice in various groups were detected； the sperm qualities of the mice in various groups were detected by using computer assisted semen analysis （CASA） system； the morphology of testis tissue of the mice in various groups was observed by HE staining； the expression levels of Sirt1－Sirt7 proteins in testis tissue of the mice in various groups were detected by Western blotting method. The GC-2 cells were divided into 0， 20， 40， and 80 μmol·L^－1 BPA groups （treated with 0， 20， 40，and 80 μmol·L^－1 BPA）. The proliferation rates of the GC-2 cells in various groups were detected by EdU staining； the percentages of the GC-2 cells at different cell cycles and the apoptotic rates of GC-2 cells in various groups were detected by flow cytometry；the expression levels of Sirt1－Sirt7 proteins in the GC-2 cells in various groups were detected by Western blotting method. Results Compared with control group， the testis index of the mice in high dose of BPA group was decreased （P<0.05）； compared with control group， the percentage of immobile sperm of the mice in high dose of BPA group was increased （P<0.01）， the percentage of rapid progressive sperm was decreased （P<0.01）， the percentage of medium progressive sperm was decreased （P<0.05）， and the deformity rate of the sperm was increased （P<0.01）. The HE staining results showed that the number of spermatogenic cells at all levels in the seminiferous tubules of the mice in different doses of BPA groups showed a decreasing and loosely arranged trend. Compared with control group， the expression level of Sirt6 protein in testis tissue of the mice in low dose of BPA group was decreased （P<0.01）， while the expression levels of Sirt1， Sirt2， and Sirt6 proteins in testis tissue of the mice in medium dose of BPA group mice were decreased （P<0.01），the expression levels of Sirt1， Sirt2， Sirt3， Sirt4， Sirt5， Sirt6， and Sirt7 proteins in testis tissue of the mice in high dose of BPA group were decreased （P<0.05 or P<0.01）. The EdU staining results showed that compared with 0 μ mol·L^－1 BPA group， the proliferation rates of the GC-2 cells in 20， 40， and 80 μmol·L^－1 BPA groups were decreased （P<0.01）. The flow cytometry results showed that after treated for 48 h， compared with 0 μmol·L^－1 BPA group， the apoptotic rates of the GC-2 cells in 20， 40， and 80 μmol·L^－1 BPA groups were increased （P<0.01）. The Western blotting assay results showed that after treated for 24 h， compared with 0 μmol·L^－1 BPA group， the expression levels of Sirt4 and Sirt7 proteins in GC-2 cells of the mice in 20 μmol·L^－1 BPA group were decreased （P<0.05 or P<0.01）， while the expression levels of Sirt4 and Sirt7 proteins in GC-2 cells of the mice in 80 μmol·L^－1 BPA group decreased （P<0.05 or P<0.01）. After treated for 48 h， compared with 0 μmol·L^－1 BPA group， the expression levels of Sirt2， Sirt3， Sirt4， and Sirt6 proteins in GC-2 cells of the mice in 20 μmol·L^－1 BPA group were decreased （P<0.05 or P<0.01）， while the expression levels of Sirt1， Sirt2， Sirt3， Sirt4， and Sirt6 proteins in GC-2 cells of the mice in 40 μmol·L^－1 BPA group were significantly decreased （P<0.05 or P<0.01），and the expression levels of Sirt 5 and Sirt 6 proteins were decreased （P<0.05 or P<0.01）. Conclusion The expression levels of Sirt1－Sirt7 proteins in the male reproductive injury cells and animal models induced by BPA are decreased， which exacerbates the male reproductive system damage induced by BPA.

Key words: Bisphenol A, Sirtuins, Male reproductive damage, Cell cycle, Apoptosis

中图分类号:

R-332

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Group	Body weight (m/g)	Testis index (η/%)	Epididymal index(η/%)
Control	44.55±3.84	0.63±0.11	0.08±0.02
BPA Low dose	46.70±3.40	0.64±0.07	0.09±0.01
Medium dose	46.39±4.65	0.69±0.07	0.09±0.01
Hig dose	45.85±3.92	0.55±0.05^*	0.08±0.01

Group	Percentage of rapid progressive sperm	Percentage of medium progressive sperm	Percentage of non- progressive sperm	Percentage of immobile sperm	Deformity rate of sperm
Control	45.48±4.87	23.41±2.17	11.67±1.70	19.40±1.85	18.00±2.80
BPA Low dose	40.08±6.25	19.43±5.86	14.56±1.40	25.93±6.04	19.80±5.30
Medium dose	28.08±2.44^*	15.54±1.93^*	15.96±2.38^*	40.36±1.97^**	23.00±3.70
High dose	20.40±2.85^**	10.60±3.47^*	13.68±1.34	52.28±6.75^**	57.00±17.00^**

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