短期和长期2100 MHz射频辐射引起大鼠睾丸内质网应激。

Short and long-term 2100 MHz radiofrequency radiation causes endoplasmic reticulum stress in rat testis.

作者信息Esma Kirimlioglu, Asli Okan Oflamaz, Enis Hidisoglu, Sukru Ozen, Piraye Yargicoglu, Necdet Demir
PMID38997526
发布时间2024-10
DOI10.1007/s00418-024-02308-7

实验完整度

包含体内大鼠模型(对照组、短期/长期RFR及假暴露组),并通过免疫组化、免疫印迹和qPCR多种方法验证ERS标志物(Grp78、p-Perk)及凋亡标志物(Chop、caspase 12)的表达变化,构成独立证据层级。

主要模型

雄性Wistar大鼠睾丸组织 短期(1周)2100 MHz RFR暴露组 长期(10周)2100 MHz RFR暴露组

重点核对

RFR暴露频率和功率:2100 MHz,输出功率1.5 W 暴露周期:短期1周,长期10周,每天2小时 分组:对照组、短期RFR、短期假暴露、长期RFR、长期假暴露,每组10只大鼠 检测方法:免疫组化、免疫印迹、qPCR 统计方法:单因素方差分析(ANOVA)和Tukey事后检验

摘要

长期射频辐射(RFR)暴露会对生物体产生不利影响,使睾丸功能恶化。内质网(ER)中错误折叠或未折叠蛋白的积累会引发一种称为内质网应激(ERS)的细胞内反应,从而激活未折叠蛋白反应(UPR)以维持蛋白质稳态。由于RFR暴露和ERS均可导致男性不育,我们假设RFR暴露通过引起ERS对大鼠睾丸功能产生不利影响。为了研究ERS在介导RFR对大鼠睾丸影响中的作用,我们建立了五个雄性大鼠实验组:对照组、短期2100兆赫(MHz)RFR(1周)、短期假暴露(假/1周)、长期2100-MHz RFR(10周)和长期假暴露(假/10周)。通过免疫组织化学、免疫印迹和定量实时聚合酶链反应(qPCR)检测了ERS标志物Grp78和磷酸化PERK(p-Perk)水平以及ERS相关凋亡标志物Chop和caspase 12。长期RFR暴露增加了Grp78、p-Perk和Chop水平,而短期RFR暴露升高了Chop和caspase 12水平。在精原细胞和初级精母细胞中未观察到Chop表达,这可能保护精原细胞和初级精母细胞免受RFR诱导的ERS介导的凋亡,从而允许遗传物质传递给下一代。虽然短期和长期RFR暴露触发ERS和ERS相关凋亡通路,但需要进一步的功能分析来阐明这种RFR诱导的凋亡是否具有长期男性不育效应。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
短期和长期2100 MHz射频辐射暴露是否通过诱导内质网应激(ERS)影响大鼠睾丸功能?
核心机制
RFR暴露激活ERS信号通路,表现为Grp78和p-Perk水平升高,并诱导ERS相关凋亡标志物Chop和caspase 12的表达,最终可能导致睾丸功能障碍。
主要证据
长期RFR暴露增加Grp78、p-Perk和Chop水平,短期暴露升高Chop和caspase 12水平,通过免疫组化、免疫印迹和qPCR验证;Chop未在精原细胞和初级精母细胞中表达。
研究意义
首次证明短期和长期RFR暴露激活大鼠睾丸组织的ERS,为理解RFR对男性生殖健康的潜在影响提供了依据,但需进一步功能研究确认其对男性不育的长期效应。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物分组与RFR暴露

建立不同时长(1周和10周)的2100 MHz RFR暴露模型,以评估其对大鼠睾丸的影响。

雄性Wistar大鼠随机分为5组(每组10只):对照组、短期RFR(1周)、短期假暴露、长期RFR(10周)、长期假暴露。RFR组每天暴露于2100 MHz RFR 2小时,假暴露组在相同条件下不暴露。

2

组织样本收集与处理

获取睾丸组织用于后续分子和蛋白水平分析。

RFR暴露后,大鼠在乙醚麻醉下通过颈椎脱臼处死,取出睾丸。一个睾丸固定于Bouin固定液中,用于组织学;另一个睾丸分半分别用于qPCR和免疫印迹。

3

免疫组化检测ERS标志物

评估Grp78、p-Perk、Chop和caspase 12在睾丸组织中的表达和定位。

使用链霉亲和素-生物素-过氧化物酶方法对5μm石蜡切片进行免疫组化染色,检测Grp78(1:600)、p-Perk(1:100)、caspase 12(2μg/ml)和Chop(1:50)的表达。

4

免疫印迹检测蛋白表达

定量分析Grp78、p-Perk、Chop和caspase 12在睾丸组织中的总蛋白水平。

制备组织蛋白裂解液,进行SDS-PAGE电泳(Chop为15%凝胶,其他为10%),转膜后用特异性抗体孵育,ECL底物检测。

5

qPCR检测基因表达

检测Hspa5(Grp78)和Ddit3(Chop)的mRNA表达水平。

从睾丸组织提取总RNA,逆转录为cDNA,使用SYBR Green进行qPCR,以β-actin为内参,计算相对表达量。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
射频发生器(UMTS模拟器2.1 GHz)Everest Company--
EMR300Narda--
日置3470磁场测试仪Hioki E. E. Corp.--
旋转切片机Leica--
蛋白酶抑制剂混合物片剂Sigma AldrichP8340
匀浆器Bandelin electronicsHD
超声破碎仪Bandelin sonopulsGM
Trizol试剂Life Technologies--
DNase IAmbion--
RETROScript试剂盒Ambion--
Ultra V封闭液Thermo Scientific/Lab VisionTA-125-UB
抗Grp78抗体Abcamab21685
抗p-Perk抗体Biossbs-3330R
抗caspase 12抗体Thermo Fisher ScientificPA5-19,963
抗Chop抗体Abcamab179823
二抗Vector LaboratoriesBA-1000
链霉亲和素-过氧化物酶复合物THERMOTS-125-HR
DAB底物--TA-012-HDC-
Entellan封片剂Merck1.07961.0100
明场显微镜ZeissPrimostar
抗Grp78抗体Abcamab21685
抗Chop抗体Abcamab179823
抗p-Perk抗体Biossbs-3330R
抗caspase 12抗体Thermo Fisher ScientificPA5-19963
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
HRP标记的山羊抗兔二抗Vector LaboratoriesPI-1000
ECL底物THERMO32106
2x SYBR绿色超级混合物Qiagen--
Rotor-GeneCorbett Research--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与分组
动物品系(Wistar大鼠)、年龄(3个月)、体重(200-250g)、每组数量(10只)、分组(对照、短期RFR、短期假、长期RFR、长期假)
阅读提示:Materials and methods: Study design and radio frequency radiation application
RFR暴露参数
频率(2100 MHz)、输出功率(1.5 W)、暴露时间(每天2小时,持续1或10周)、大鼠与天线距离(10 cm)
阅读提示:Materials and methods: Study design and radio frequency radiation application
免疫组化
一抗稀释度(Grp78 1:600,p-Perk 1:100,caspase 12 2μg/ml,Chop 1:50)、二抗稀释度(1:400)、抗原修复条件(柠檬酸缓冲液pH 6.0)
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry
免疫印迹
抗体稀释度(Grp78 1:500,Chop 1:250,p-Perk 1:250,caspase 12 1μg/ml,β-actin 1:1000)、凝胶浓度(Chop 15%,其他10%)、内参(β-actin)
阅读提示:Materials and methods: Immunoblotting
qPCR
引物序列(Hspa5, Ddit3, β-actin)、PCR程序(初始变性95°C 5分钟,30个循环92°C 30秒、65°C 20秒、72°C 60秒,再35个循环92°C 20秒、55°C 15秒、72°C 60秒)
阅读提示:Materials and methods: Quantitative real-time PCR (qPCR) and Table 1