RNA甲基化识别蛋白YTHDC2在锰致小鼠精原细胞焦亡中的作用

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目的:锰(Manganese,Mn)是一种严重威胁人类生命与健康的职业与环境重金属。机体低浓度锰暴露可能导致职业性慢性锰中毒。人类不孕症是一种普遍存在的医学问题,在所有不孕症病例中,男性不育症占50%以上。男性一生的生育能力依赖于精子发生,而精子发生是数百万精子产生的原因。精子发生为精原细胞转变精子的过程。由此可见,精原细胞是精子产生的基石。有研究报道,锰暴露可导致生精细胞死亡,但是其死亡形式尚未完全清楚。细胞焦亡是因半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)活化并切割裂解形成GSDMD-N端,导致细胞膜完整性缺失,并将IL-1β和IL-18的非活性前体成熟分泌的促炎性细胞死亡方式。证据表明,caspase-1活化对睾丸损伤和精子活力是至关重要的。然而,caspase-1活化在精子发生中的作用与机制尚不十分清楚。近年来RNA甲基化修饰作为表观转录组学修饰的主要修饰形式,在精子发生和形成中发挥重要作用。YTHDC2作为RNA甲基化修饰的一种识别蛋白,敲除YTHDC2会导致小鼠生精过程发生障碍。因此,本研究旨在探讨RNA甲基化识别蛋白YTHDC2在锰致小鼠精原细胞焦亡中的作用,为防治锰对雄性生殖危害提供新靶点。研究方法:将小鼠精原细胞(GC-1 spg)暴露于不同浓度的锰中,用CCK-8和LDH检测方法来评估锰引起的小鼠精原细胞毒性。选择终浓度为0、100、200和400μmol/L的Mn Cl2暴露24 h后,使用倒置显微镜观察各组的细胞形态;q RT-PCR检测YTHDC2、TNF-α、IL-6、IL-8、IL-18、caspase-1、GSDMD和IL-1βm RNA表达;Western blotting检测YTHDC2、pro-caspase-1、pro-IL-1β、caspase-1、GSDMD-N和IL-1β的蛋白表达水平;用PI/Hoechst33342双染和LDH检测来评估小鼠精原细胞焦亡情况;使用Z-YVAD-FMK(YVAD,caspase-1特异性抑制剂)和甘氨酸(Glycine,细胞焦亡抑制剂)预处理细胞6 h,进一步验证锰暴露引起的小鼠精原细胞焦亡。构建YTHDC2的过表达细胞模型,用q RT-PCR和Western blotting检测YTHDC2蛋白和m RNA表达水平,评估其细胞转染的效率。用q RT-PCR和Western blotting检测焦亡相关基因(caspase-1、GSDMD和IL-1β)的蛋白和m RNA水平;用PI/Hoechst33342双染和LDH检测来评估转染后小鼠精原细胞焦亡情况。结果:CCK-8和LDH实验结果显示,与对照组相比,随着染锰剂量和时间的增加,小鼠精原细胞活力逐渐降低,LDH释放量逐渐增高。倒置显微镜观察发现锰可使小鼠精原细胞皱缩变形、数目逐渐减少,并且漂浮的死细胞显著增加。与对照组相比,随着染锰剂量的增加,小鼠精原细胞中caspase-1、GSDMD和IL-1β蛋白和m RNA表达、LDH释放量和PI染色阳性细胞数均增加;而使用Z-YVAD-FMK和Glycine干预后上述指标均有所降低。与对照组相比,锰暴露诱导小鼠精原细胞中的炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和IL-18)的m RNA表达增高且YTHDC2蛋白和m RNA表达水平降低。质粒转染技术构建YTHDC2过表达小鼠精原细胞模型结果显示,与对照组相比,质粒转染后的小鼠精原细胞YTHDC2蛋白和m RNA表达增加。倒置显微镜下观察小鼠精原细胞OE-NC组和OE-YTHDC2组细胞生长状态良好,生长密集。与OE-NC+Mn组相比,OE-YTHDC2+Mn组细胞的数目明显增多。在转染YTHDC2过表达基因小鼠精原细胞模型中,与OE-NC+Mn组相比,OE-YTHDC2+Mn组小鼠精原细胞中caspase-1、GSDMD和IL-1β蛋白和m RNA表达、LDH的释放量和PI染色的阳性细胞数均降低。结论:1.锰暴露可诱导小鼠精原细胞caspase-1活化和细胞焦亡的发生。2.锰暴露可降低小鼠精原细胞中m~6A识别蛋白YTHDC2的表达。3.锰可通过下调YTHDC2表达导致小鼠精原细胞焦亡的发生。
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