miRNA-138-5p过表达对香烟烟雾暴露所致大鼠睾丸支持细胞损伤的调控作用

doi:10.13481/j.1671-587X.20220318

吉林大学学报(医学版) ›› 2022, Vol. 48 ›› Issue (3): 692-701.doi: 10.13481/j.1671-587X.20220318

• 基础研究 • 上一篇

miRNA-138-5p过表达对香烟烟雾暴露所致大鼠睾丸支持细胞损伤的调控作用

仲春雪¹,徐华²,张晨³,何丽娟^3,⁴()

^1.新疆医科大学第五附属医院教学科研办公室和中心实验室，新疆乌鲁木齐 830054
^2.新疆医科大学第一附属医院生殖助孕中心，新疆乌鲁木齐 830054
^3.新疆医科大学公共卫生学院社会医学教研室，新疆乌鲁木齐 830054
^4.新疆医科大学药学院博士后流动站，新疆乌鲁木齐 830054

收稿日期:2021-08-18 出版日期:2022-05-28 发布日期:2022-06-21
通讯作者: 何丽娟 E-mail:helijuan0630@126.com
作者简介:仲春雪（1989－），女，江苏省海安县人，主管医师，医学硕士，主要从事生殖毒理学方面的研究。
基金资助:
新疆维吾尔自治区科技厅特殊环境与健康研究重点实验室开放课题资助项目(SKL-SEHR-2021-05)

Regulatory effect of over-expression of miRNA-138-5p on testicular sertoli cell injury of rats induced by cigarette smoking exposure

Chunxue ZHONG¹,Hua XU²,Chen ZHANG³,Lijuan HE^3,⁴()

^1.Teaching and Scientific Research Office and Central Laboratory，Fifth Affiliated Hospital，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，China
^2.Center of Reproduction，First Affiliated Hospital，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，China
^3.Department of Social Medicine，College of Public Health，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，China
^4.Post Doctoral Mobile Station，School of Pharmacy，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，China

Received:2021-08-18 Online:2022-05-28 Published:2022-06-21
Contact: Lijuan HE E-mail:helijuan0630@126.com

摘要/Abstract

摘要： 目的

探讨香烟烟雾暴露对大鼠睾丸支持细胞的损伤作用，阐明微小RNA-138-5p （miR-138-5p）在此过程中发挥的保护作用。

方法

200只SPF级雄性SD大鼠随机分为对照组和低、中及高剂量香烟暴露组（每天给予每只大鼠10、20和30支香烟），分别于2、4、6、8和12周麻醉处死动物，检测各组大鼠血浆中抑制素B水平，实时荧光定量PCR（RT-qPCR）法检测各组大鼠睾丸组织中miR-138-5p表达水平，免疫组织化学法检测各组大鼠睾丸支持细胞中波形蛋白表达水平。体外培养睾丸TM4细胞（对照组），将制备好的香烟烟雾提取物（CSE）原液稀释至5%和10%，并处理TM4细胞，作为5%CSE组和10%CSE组。采用MTT法检测各组细胞存活率和各组细胞中乳酸脱氢酶（LDH）活性，流式细胞术和TUNEL法检测各组细胞凋亡率。睾丸TM4细胞转染过表达miR-138-5p质粒后，分为对照组、5%CSE组、5%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl组、5%CSE+Pri-miRNA-138-5p组、10%CSE组、10%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl组和10%CSE+Pri-miRNA-138-5p组，采用上述方法检测各组细胞生存率、细胞中LDH活性和细胞凋亡率。

结果

与对照组比较，各剂量香烟暴露组大鼠血浆中抑制素B水平降低；与对照组比较，第8周高剂量香烟暴露组和第12周各剂量香烟暴露组大鼠血浆中抑制素B水平降低（P<0.05）。光镜下观察，对照组大鼠睾丸细胞胞质出现阳性黄染，香烟暴露组大鼠睾丸TM4细胞中睾丸组织波形蛋白表达水平逐渐降低；与对照组比较，不同时间高剂量香烟暴露组大鼠睾丸TM4细胞中睾丸波形蛋白表达水平降低（P<0.05）。与对照组比较，第8周时中和高剂量香烟暴露组及12周时各剂量香烟暴露组大鼠睾丸组织中miR-138-5p表达水平均降低（P<0.05）。与对照组比较，5% CSE组和10% CSE组睾丸TM4细胞存活率明显降低（P<0.01）。与对照组比较，5%CSE组和10%CSE组大鼠睾丸TM4细胞中LDH活性降低（P<0.05或P<0.01）。过表达miR-138-5p后，与对照组比较，5%CSE组、5%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl组、5%CSE+Pri-miRNA-138-5p组、10%CSE组、10%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl组和10%CSE+Pri-miRNA-138-5p组大鼠睾丸TM4细胞增殖率降低（P<0.05或P<0.01）；与5%CSE组比较，5%CSE+Pri-miRNA-138-5p组大鼠睾丸TM4细胞增殖率升高（P<0.05或P<0.01），细胞凋亡率降低（P<0.05或P<0.01）；与10%CSE CSE组比较，10%CSE+Pri-miRNA-138-5p组大鼠睾丸TM4细胞增殖率升高（P<0.05或P<0.01），细胞凋亡率降低（P<0.05）。

结论

长期大量香烟烟雾暴露可引起睾丸支持细胞不可逆性损伤，miR-138-5p在其中发挥了重要的保护作用。

关键词: 香烟烟雾暴露, 睾丸, 支持细胞, 细胞损伤, 微小RNA138-5p

Abstract: Objective

To investigate the damage effect of cigarette smoking exposure on the testicular sertoli cells of the rats， and to clarify the protective effect of miR-138-5p in this process.

Methods

A total of 200 SPF male SD rats were randomly divided into control group and low， middle， and high doses of cigarette exposure groups （given 10， 20， and 30 cigarettes per rat per day）. The rats were anesthetized at 2rd， 4th， 6th， 8th， and 12th weeks， respectively. The plasma inhibin B levels of the rats in various groups were detected， the expression levels of miR-138-5p in testicular tissue of the rats in various groups were detected by real-time fluorescence quantitative PCR（RT-qPCR） method， and the expression levels of vimentin in testicular TM4 cells of the rats in various groups were detected by immunohistochemistry. The testicular TM4 cells （control group） were cultured in vitro. The cigarette smoke extract （CSE） stock solution was diluted to 5% and 10% and to treat the TM4 cells，and used as 5% CSE group and 10% CSE group. The survival rates of the testicular TM4 cells and lactate dehydrogenase （LDH） activities in the testicular TM4 cells in various groups were detected by MTT method， and the apoptotic rates of the cells in various groups were detected by flow cytometry and TUNEL method. After transfected with miR-138-5p plasmid，the testicular TM4 cells were divided into control group， 5% CSE group， 5% CSE+Pri-mirna-138-5p Ctrl group， 5% CSE+Pri-mirna-138-5p group， 10% CSE group， 10% CSE+Pri-mirna-138-5p Ctrl group， and 10% CSE+Pri-mirna-138-5p group. The survival rates of the cells， LDH activities in the cells and apoptotic rates of the cells in various groups were detected by the above methods.

Results

Compared with control group， the plasma inhibin B levels of the rats in different doses of cigarette exposure groups were decreased； compared with control group， the plasma inhibin levels of the rats in high dose of cigarette exposure group at the 8 weeks and in middle and high doses of cigarette expasure groups at the 12 th week were decreased （P<0.05）. The light microscope detection results showed that the cytoplasm of the testicular cells in control group showed positive yellow staining， and the expression levels of vimentin in the testicular TM4 cells of the rats in cigarette exposure groups were decreased gradually； compared with control group， the expression levels of vimentin in testicular TM4 cells of the rats in high dose of cigarette exposure group at different time points were decreased （P<0.05）. Compared with control group， the expression levels of miR-138-5p in testicular tissue of the rats in middle and high doses of cigarette exposure groups at the 8 th week and in different doses of cigarette exposure groups at the 12th week were decreased （P<0.05）. The survival rates of the cells in 5% CSE group and 10% CSE group were significantly lower than that in control group （P<0.01）. Compared with control group， the activities of LDH in testicular TM4 cells of the rats in 5% CSE group and 10% CSE group were decreased （P<0.05 or P<0.01）. After over-expression of miR-138-5p， compared with control group， the proliferation rates of testicular TM4 cells in 5% CSE group， 5% CSE+Pri-mirna-138-5p Ctrl group， 5% CSE+Pri-mirna-138-5p group， 10% CSE group， 10% CSE+Pri-mirna-138-5p Ctrl group，and 10% CSE+Pri-mirna-138-5p group were decreased（P<0.05 or P<0.01）； compared with 5% CSE group， the proliferation rate of testicular TM4 cells in 5% CSE+Pri-mirna-138-5p group was increased （P<0.05 or P<0.01）， and the apoptotic rate was decreased （P<0.05 or P<0.01）； compared with 10% CSE group， the proliferation rate of testicular TM4 cells in 10% CSE+Pri-mirna-138-5p group was increased （P<0.05 or P<0.01）， and the apoptotic rate was decreased （P<0.05）.

Conclusion

Long-term exposure to heavy cigarette smoking can induce the irreversible damage of testicular sertoli cells， and miR-138-5p plays an important protective role in the process.

Key words: Cigarette smoke exposure, Testis, Sertoli cells, Cell damage, MicroRNA-138-5p

中图分类号:

仲春雪,徐华,张晨,何丽娟. miRNA-138-5p过表达对香烟烟雾暴露所致大鼠睾丸支持细胞损伤的调控作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(3): 692-701.

Chunxue ZHONG,Hua XU,Chen ZHANG,Lijuan HE. Regulatory effect of over-expression of miRNA-138-5p on testicular sertoli cell injury of rats induced by cigarette smoking exposure[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2022, 48(3): 692-701.

图/表 9

表1

图1

表2

表3

表4

图2

表5

图3

图4

参考文献 25

1	MOSTAFA R M， NASRALLAH Y S， HASSAN M M，et al. The effect of cigarette smoking on human seminal parameters， sperm chromatin structure and condensation［J］. Andrologia， 2018， 50（3）：241-249.
2	WESSELINK A K， HATCH E E， ROTHMAN K J， et al. Prospective study of cigarette smoking and fecundability［J］. Hum Reprod， 2019， 34（3）： 558-567.
3	SHARMA U， CONINE C C， SHEA J M， et al. Biogenesis and function of tRNA fragments during sperm maturation and fertilization in mammals［J］. Science， 2016， 351（6271）： 391-396.
4	REHMAN R， ZAHID N， AMJAD S， et al. Relationship between smoking habit and sperm parameters among patients attending an infertility clinic［J］. Front Physiol， 2019， 10： 1356.
5	KOUFARIS C. Human and primate-specific microRNAs in cancer： Evolution， and significance in comparison with more distantly-related research models： the great potential of evolutionary young microRNA in cancer research［J］. Bioessays， 2016， 38（3）： 286-294.
6	SALAS-HUETOS A， JAMES E R， ASTON K I，et al. The role of miRNAs in male human reproduction： a systematic review［J］. Andrology， 2020， 8（1）： 7-26.
7	陈瑞，于帅，陈晓旭，等. 非编码RNA对哺乳动物精子发生过程的调控［J］.中国农业科学， 2017， 50（2）： 380-390.
8	黄果，王佑权，陈娟. miRNA-138-5p靶向抑制HIF-1α表达对乳腺癌MCF-7细胞顺铂耐药的逆转作用及其机制［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2021， 47（2）： 360-368.
9	李丹萍，白利鹏.支持细胞功能状态调控精子发生的研究进展［J］.中华男科学杂志，2018，24（9）：829-833.
10	MIKUZ G. The multitasking Sertoli cell［J］. Pathologe， 2019， 40（）： 318-324.
11	Qu N， Ogawa Y， Kuramasu M， et al. Immunological microenvironment in the testis［J］. Reprod Med Biol， 2020， 19（1）： 24-31.
12	陈楸蕗，刘明，陈德宇. 血睾屏障中支持细胞间紧密连接结构和功能的研究进展［J］. 癌变·畸变·突变， 2018， 30（6）： 486-489， 493.
13	翟晓雅，冯乔，韦日明，等. 高浓度葡萄糖条件下肾小球系膜细胞内源性烟酰胺磷酸核糖转移酶对波形蛋白表达的调控作用［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2017， 43（5）： 867-873.
14	DANIELSSON F， PETERSON M K， CALDEIRA ARAÚJO H， et al. Vimentin diversity in health and disease［J］. Cells， 2018， 7（10）： 147.
15	李国炜，李海洋. 波形蛋白的生物学功能及相关病理的研究进展［J］. 医学综述， 2018， 24（7）： 1273-1278.
16	郭海，宋爽，才秀莲. 支持细胞波形蛋白及紧密连接结构蛋白在染锰大鼠睾丸中的表达［J］. 解剖科学进展， 2017， 23（2）： 177-180.
17	PRIHATNO S A， PADETA I， LARASATI A D，et al. Effects of secretome on cisplatin-induced testicular dysfunction in rats［J］. Vet World， 2018， 11（9）： 1349-1356.
18	张琴，苏占营，吴成亮，等. 抑制素B及性激素指标检测在男性生精功能中的应用［J］. 检验医学与临床， 2021， 18（22）： 3237-3239， 3243.
19	吴添天. 血清抑制素B水平对男性不育症的诊断价值［J］. 临床医学， 2020， 40（9）： 33-34.
20	马帅. 血清抑制素B及卵泡刺激素对非梗阻性无精子症患者睾丸生精功能预测价值的meta分析［D］. 长春：吉林大学， 2020.
21	王程强，欧超燕，施文祥，等. 茶多酚对铝致大鼠睾丸支持细胞损伤的拮抗作用研究［J］. 重庆医学， 2016， 45（22）： 3031-3033.
22	商浩，李春森，李锋，等.microRNA-9-5p靶向MEF2C对腺泡状横纹肌肉瘤细胞生物学行为的影响［J］.吉林大学学报（医学版），2020，46（3）：482-491， 672.
23	康永明，方琨，宋攀，等.移植BMSC来源的Leydig样细胞对DEHP损伤小鼠睾丸功能的修复作用及其机制［J］.解放军医学杂志，2021，46（8）：749-756.
24	HILZ S， MODZELEWSKI A J， COHEN P E， et al. The roles of microRNAs and siRNAs in mammalian spermatogenesis［J］. Development， 2016， 143（17）： 3061-3073.
25	何丽娟，赵婉竹，张晨，等.香烟烟雾暴露后的雄性大鼠睾丸差异性microRNA的筛选及功能验证［J］.中华男科学杂志，2021，27（9）：771-779.

Group	Level of inhibin B
Group	(weak) 2	4	6	8	12
Control	25.64±1.06	24.67±1.23	25.12±0.98	24.45±1.12	25.64±1.06
Cigarette exposure Low dose	27.05±2.26	27.43±1.69	24.85±1.14	23.63±1.58	20.19±1.99^*
Middle dose	25.69±1.82	24.34±1.70	23.87±0.76	19.30±0.77	20.34±1.43^*
High dose	23.37±2.99	21.82±1.27	22.80±1.32	19.88±0.94^*	19.14±1.02^**

Group	Expression level of vimentin in testicular TM4 cells
Group	(weak) 2	4	6	8	12
Control	27.90±6.27	27.13±3.76	26.12±6.12	28.12±4.93	25.12±6.12
Cigarette exposure Low dose	34.56±6.65	23.19±9.70	28.19±1.32	21.50±5.23	18.89±2.54
Middle dose	19.62±3.01^*	14.14±6.89^*	14.46±8.23^*	20.42±4.68^*	12.76±2.85^**
High dose	15.02±7.00^*	13.90±5.48^*	10.88±5.55^**	10.64±3.24^**	10.48±1.28^**

Group	Expression level of miR-138-5p
Group	(weak) 2	4	6	8	12
Control	1.02±0.21	1.01±0.33	1.01±0.12	1.01±0.17	1.01±0.17
Cigarette exposure Low dose	1.12±0.23	0.97±0.19	0.94±0.19	0.70±0.23	0.63±0.12^*
Middle dose	0.98±0.10	1.09±0.20	0.79±0.10	0.81±0.07^*	0.53±0.14^*
High dose	0.89±0.37	0.88±0.33	0.80±0.12	0.67±0.20^*	0.48±0.14^*

Group	Survival rate of TM4 cells (η/%)	LDH activity[λ_B/(U·L^－1)]
Control	100.00±0.00	187.27±10.62
5%CSE	79.18±1.92^*	244.19±19.11^*
10%CSE	68.34±4.09^**	573.78±17.02^**

Group	Proliferation rate of TM4 cells
Group	(t/h) 24	48	72	96
Control	100.00±0.00	100.00±0.00	100.00±0.00	100.00±0.00
5%CSE	87.85±0.70^*	88.95±1.08^*	90.96±1.19^*	83.54±0.91^*
5%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl	86.44±0.80^*	91.56±1.62^*	91.71±1.19^*	83.78±1.03^*
5%CSE+Pri-miRNA-138-5p	92.22±1.57^**△△	97.28±0.95^*△△	95.82±1.18^*△△	87.42±0.68^*△
10%CSE	77.92±1.31^*	70.51±2.79^*	66.46±0.83^*	65.38±3.90^*
10%CSE+Pri-miRNA-138-5p Ctrl	75.26±1.56^*	68.04±2.52^*	67.00±0.86^*	63.69±2.89^*
10%CSE+Pri-miRNA-138-5p	81.65±1.05^*#	86.88±0.92^*##	84.52±1.04^*#	84.47±0.77^*##

miRNA-138-5p过表达对香烟烟雾暴露所致大鼠睾丸支持细胞损伤的调控作用

Regulatory effect of over-expression of miRNA-138-5p on testicular sertoli cell injury of rats induced by cigarette smoking exposure

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 25

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

[1]	孙士莹,孙戈,林琳,赵越. 雄激素受体辅调节因子BAP18在大鼠睾丸细胞中的表达及其意义[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(3): 584-590.
[2]	朱妤,王晶晶,吴芳. miR-150-5p在糖尿病肾病模型小鼠肾组织中的表达和对小鼠足细胞MPC5损伤的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(1): 44-51.
[3]	李琪, 徐瑞, 李藤藤, 江一川, 李敏. 吡柔比星对大鼠心肌细胞的损伤作用及其模型建立[J]. 吉林大学学报(医学版), 2020, 46(05): 948-954.
[4]	于雷, 唐庚, 方芳, 李鑫, 龚守良, 王志成, 王剑锋. 低剂量辐射诱导小鼠睾丸细胞中IRE1α和XBP1 mRNA及其蛋白的表达[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(05): 919-923.
[5]	齐若, 周晓利, 顾志敏, 霍银平. 当归多糖对青光眼大鼠视网膜神经细胞的保护作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(01): 111-115.
[6]	李雷, 王永杰, 陈浩, 秦永刚, 周煜博, 赵嘉勋, 郭丽. 严重烧伤对大鼠海马神经细胞自噬和神经胶质细胞反应的诱导作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2015, 41(05): 898-901.
[7]	杨培培,刘长云,朱海玲,范蒙蒙,徐婕. 外源性雌激素对雄性青春前期大鼠生殖系统的损伤及其自然修复过程[J]. 吉林大学学报(医学版), 2014, 40(03): 554-558.
[8]	赵丽晶，路明，韩雪，张睿，李若文，赵雪俭，杨宝学，郭丽荣. UT-B基因敲除小鼠睾丸间质细胞睾酮分泌水平变化及其对性成熟的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2013, 39(3): 448-452.
[9]	金波\|刘洋\|车冠宇\|孙艺学\|张学明. ER81在白消安模型小鼠睾丸和附睾中的表达及其意义[J]. J4, 2012, 38(2): 180-182.
[10]	刘洋\|金波\|郭斌\|赵丽红\|韩玉帅\|岳占碰\|张学明 . 转录因子Ets1和Ets2在小鼠睾丸组织中的表达及其意义[J]. J4, 2011, 37(1): 6-10.
[11]	崔佳乐, 何海涛, 洪新雨, 邓志会, 赵丽艳, 洪敏. 嘌呤核苷酸对海洛因依赖及戒断大鼠睾丸和附睾组织中腺苷脱氨酶活性及基因表达的影响[J]. J4, 2010, 36(2): 291-294.
[12]	王春华, 叶琳, 隋春生, 王南南, 王树越. 甲醛对小鼠睾丸细胞凋亡和细胞周期的影响[J]. J4, 2009, 35(3): 448-450.
[13]	杨闯，张宏宇，孔晓霞，孙连坤，郑宇，王广义. 维生素K3诱导人肝癌细胞SMMC-7721损伤中 Bcl-2和Bax表达的变化及意义[J]. J4, 2009, 35(1): 108-111.
[14]	梁爽，于振香，赵丹，杨柯，赵雪俭, 杨宝学. 大鼠睾丸AQP8和绿色荧光蛋白融合蛋白表达载体构建[J]. J4, 2006, 32(2): 218-220.
[15]	李树蕾，谭岩，刘力华，段秀梅，方艳秋，姜艳芳，许淑芬，王忠山. 人肝细胞癌抗原HCA661 DNA疫苗的构建[J]. J4, 2005, 31(6): 957-959.