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研究目的:玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)是一种真菌毒素,广泛存在于一系列发霉的农作物中,如小麦、大麦、玉米、水稻和高粱。玉米赤霉烯酮化学性质稳定,也存在于人们食用的食物中如面包和啤酒。玉米赤霉烯酮对多个系统有毒性作用如免疫系统和生殖系统。通过大量的筛选分析,我们发现玉米赤霉烯酮是睾丸间质细胞潜在的内分泌干扰物。然而到目前为止,玉米赤霉烯酮对睾丸间质细胞发育的影响还尚不清楚。睾丸间质细胞发育分为睾丸间质干细胞、祖细胞、幼细胞和成年细胞四个阶段。这四个阶段可以通过在大鼠中75mg/kg的乙烷二甲烷磺酸(EDS)腹腔注射处理后造成睾丸间质细胞消亡并从干细胞再生来研究。大鼠EDS注射后第7天睾丸间质细胞全部消失,只有干细胞存在,到第21天第一阶段的祖细胞开始出现,到第28天祖细胞发育成第二阶段的幼细胞。本研究的目的是探讨暴露于玉米赤霉烯酮是否会影响睾丸间质细胞的再生发育过程,并阐明其潜在机制。 研究方法:体内实验中,18只60日龄SpragueDawley雄性大鼠,腹腔注射75mg/kg的EDS后,随机分为三组,0(生理盐水,对照组)、150、300ng/睾丸玉米赤霉烯酮,每组6只。在EDS处理后的第7天开始睾丸内注射生理盐水或玉米赤霉烯酮,连续21天,第28天处死大鼠。记录大鼠体重和睾丸重量;取血清,并用放射免疫方法检测睾酮水平,用ELISA法检测血清卵泡刺激素(FSH)和黄体生成素(LH)的水平。取一侧睾丸,Bouin液固定,应用免疫组织化学染色所有睾丸间质细胞的生物标记物胆固醇侧链裂解酶(CYP11A1)和后期阶段睾丸间质细胞生物标记物11?-羟基类固醇脱氢酶1(HSD11B1)结合体视学方法计数幼睾丸间质细胞的数目;染色CYP11A1定量计算睾丸间质细胞的大小和胞质大小;用睾丸组织芯片结合半定量分析睾丸间质细胞相关蛋白(CYP11A1和HSD11B1)的表达;进行CYP11A1和细胞增殖生物标记PCNA双染色来检测睾丸间质细胞的增殖。取另一侧睾丸,冰冻,提取RNA,应用实时定量PCR(qPCR)技术检测睾丸间质细胞mRNA(Lhcgr、Scarb1、Star、Cyp11a1、Cyp17a1、Hsd3b1、Hsd17b3、Srd5a1、Nr5a1和Hsd11b1)和支持细胞(Dhh和Fshr)mRNA水平;进行匀浆,应用蛋白印迹技术(WB)检测蛋白(HSD3B1、HSD11B1、HSD17B3、NR5A1、FSHR)水平。在体外实验中,采用Percoll梯度离心法对35日龄大鼠睾丸进行幼睾丸间质细胞纯化。幼睾丸间质细胞在不同浓度的玉米赤霉烯酮中培养24小时;用放射免疫的方法测量幼睾丸间质细胞的雄二醇和睾酮水平;运用qPCR技术来检测幼睾丸间质细胞mRNA(Lhcgr、Scarb1、Star、Cyp11a1、Hsd3b1、Cyp17a1、Hsd17b3、Srd5a1和Akr1c14)。 研究结果:体内实验研究发现,大鼠体重不受玉米赤霉烯酮影响,150ng玉米赤霉烯酮不影响大鼠睾丸重量,300ng玉米赤霉烯酮降低大鼠睾丸重量。150和300ng玉米赤霉烯酮降低血清睾酮的水平,但不影响血清LH和FSH水平。玉米赤霉烯酮不影响CYP11A1阳性睾丸间质细胞数目,减少HSD11B1阳性睾丸间质细胞的数目,降低睾丸间质细胞大小和细胞质大小,300ng玉米赤霉烯酮下调睾丸间质细胞基因(Hsd3b1,Hsd17b3、Srd5a1、Nr5a1、Hsd11b1)但不影响Lhcgr、Scarb1、Star、Cyp11a1、Cyp17a1的表达,300ng玉米赤霉烯酮也下调支持细胞Fshr而不影响Dhh表达。300ng玉米赤霉烯酮下调蛋白(HSD3B1、HSD11B1、HSD17B3、NR5A1、FSHR)表达水平。这些结果揭示了玉米赤霉烯酮阻碍了睾丸间质细胞再生过程。PCNA和CYP11A1共染色结果发现玉米赤霉烯酮不影响睾丸间质细胞增殖。在体外实验中,低至0.05?M玉米赤霉烯酮降低培养基雄激素水平,下调Cyp11a1、Hsd3b1和Srd5a1的mRNA水平以及在50?M浓度时降低Hsd17b3水平,玉米赤霉烯酮抑制基础、LH和cAMP刺激的、胆固醇、孕烯醇酮、雄烯二酮中介的雄激素水平,提示玉米赤霉烯酮通过降低CYP11A1、HSD3B1和HSD17B3活性从而抑制雄激素的产生。 结论:体内实验验证了玉米赤霉烯酮烯酮对成年期染毒大鼠睾丸间质细胞再生的影响。主要可能是通过下调上游重要的转录基因Nr5a1来抑制睾丸间质细胞基因水平的变化从而干扰睾丸间质细胞的正常发育。通过体外实验验证了玉米赤霉烯酮对幼睾丸间质细胞基因水平和雄激素的合成和类固醇酶的活性的抑制作用。