百里醌通过抑制NLRP3/Caspase 1/IL-1β炎症小体信号通路及诱导巨噬细胞向抗炎M2表型极化,减轻氯化铝诱导的睾丸损伤

Thymoquinone Attenuates Aluminum Chloride-Induced Testicular Injury by Inhibiting NLRP3/Caspase 1/IL-1β Inflammasome Signaling and Polarizing the Macrophages Toward Anti-Inflammatory M2 Phenotype.

作者信息Heba M Elhessy, Basma Adel Khattab, Alaa M Badawy, Hassan Reda Hassan Elsayed, Mansour A Alghamdi, Hind Zafrah, Mohammed R Rabei, Ola A Habotta, Nermeen H Lashine
PMID41369395
期刊Cells
发布时间2025-12-01
DOI10.3390/cells14231906

实验完整度

包含体内动物模型(大鼠)、组织学、免疫组化及生化检测,但缺乏基因表达或蛋白定量验证,机制验证基于免疫组化,实验证据层级相对单一。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠(体内模型) 睾丸组织(组织学及生化分析)

重点核对

大鼠品系:Sprague-Dawley,雄性,8-10周龄,体重250-300g AlCl3剂量:100 mg/kg/d,灌胃给药,持续4周 TQ剂量:10 mg/kg/d,腹腔注射,持续4周 每组样本量:n=6 免疫组化检测蛋白:NLRP3、caspase-1、IL-1β、CD68、CD163

摘要

近几十年来,精子数量和精液质量下降,导致男性不育发生率增加。接触环境污染物和金属(包括铝)的增加是原因之一。据报道,铝可激活许多器官中的促炎巨噬细胞和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)炎症小体通路。百里醌(TQ)是黑种草(Nigella sativa)的生物活性成分,具有免疫调节、抗炎、抗凋亡和抗氧化特性。本研究旨在探讨百里醌如何影响氯化铝(AlCl3)诱导的睾丸损伤,并首次研究其在修饰炎症小体通路(特别是NLRP3/caspase-1/IL-1β)及靶向巨噬细胞极化中的作用。大鼠分为阴性对照组、TQ对照组(10 mg/kg/d)、AlCl3组(100 mg/kg/d)和AlCl3 + TQ组。检测血清睾酮、FSH和LH,并进行精液分析、睾丸氧化应激标志物评估以及睾丸酶LDH、SDH和ACP的检测。评估NLRP3、caspase-1、IL-1β、CD68和CD163的免疫组织化学染色以及组织学改变。TQ可降低氧化应激标志物,限制AlCl3诱导的NLRP3/caspase-1/IL-1β炎症小体通路的激活,并诱导巨噬细胞向M2抗炎表型极化,从而恢复睾丸酶、组织结构、精液质量和激素水平。百里醌通过抑制NLRP3/caspase-1/IL-1β炎症小体信号通路及诱导巨噬细胞向抗炎M2表型极化,减轻氯化铝诱导的睾丸损伤。

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
百里醌能否减轻氯化铝诱导的睾丸损伤,并首次探讨其作用机制是否涉及NLRP3/caspase-1/IL-1β炎症小体通路及巨噬细胞极化。
核心机制
百里醌通过抑制NLRP3/caspase-1/IL-1β炎症小体信号通路,并诱导巨噬细胞向M2抗炎表型极化,减轻氧化应激和炎症,从而缓解睾丸损伤。
主要证据
在大鼠模型中,百里醌降低了氧化应激标志物(MDA、NO),升高了抗氧化酶(SOD、CAT),抑制了NLRP3、caspase-1、IL-1β的免疫组化表达,促进CD163+巨噬细胞表达,同时改善了精子参数、激素水平和睾丸组织学。
研究意义
作者提出百里醌可能作为减轻环境或职业铝暴露相关雄性生殖毒性的辅助或预防策略。

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

动物模型建立与分组

建立氯化铝诱导的睾丸损伤模型,并设置对照组以评估百里醌的作用。

24只成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为4组:阴性对照(橄榄油)、TQ对照(10 mg/kg/d)、AlCl3组(100 mg/kg/d)、AlCl3+TQ组,连续处理4周。

2

精子参数分析

评估AlCl3对精子数量、活力和形态的影响,及TQ的保护作用。

采集附睾精子,计数精子浓度,评估精子活力(A型、B型、不动),用伊红染色评估精子形态异常率。

3

激素水平测定

测定血清睾酮、FSH、LH水平,评估AlCl3对内分泌的影响及TQ的调节作用。

采集血液,分离血清,使用ELISA试剂盒测定睾酮、FSH、LH浓度。

4

氧化应激标志物检测

评估睾丸组织的氧化应激水平及TQ的抗氧化作用。

制备睾丸匀浆,使用诊断试剂盒测定MDA、NO、CAT、SOD水平。

5

睾丸酶活性检测

评估睾丸细胞损伤和代谢状态,及TQ的恢复作用。

测定睾丸匀浆中LDH、SDH、ACP的活性,并计算ACP/LDH比值。

6

组织学与Johnsen评分

观察睾丸组织学结构变化,评估精子发生程度。

采用苏木精-伊红(H&E)染色观察睾丸切片,依据Johnsen评分系统进行半定量评估。

7

免疫组化检测炎症小体及巨噬细胞标志物

检测NLRP3、caspase-1、IL-1β、CD68、CD163的表达,验证通路激活和细胞极化。

使用免疫过氧化物酶法对睾丸切片进行免疫组化染色,用ImageJ进行形态计量分析。

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
百里醌Sigma Aldrich--
睾酮ELISA试剂盒Biodiagnostic--
FSH ELISA试剂盒Biodiagnostic--
LH ELISA试剂盒Biodiagnostic--
MDA试剂盒BiodiagnosticMD.2529
NO试剂盒Biodiagnostic2533
CAT试剂盒BiodiagnosticCA2517
SOD试剂盒BiodiagnosticSD2521
SDH ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2023295
ACP ELISA试剂盒MyBioSourceMBS046840
LDH ELISA试剂盒MyBioSourceMBS9718969
抗NLRP3抗体Biossbs-10021R
抗caspase-1抗体ServiceBioGB11383
抗IL-1β抗体ServiceBioGB11113
抗CD68抗体Genemed61-0184
抗CD163抗体不详ER2001-15
小鼠-兔多聚检测器BioscienceBSB 0268

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
大鼠品系:Sprague-Dawley;性别:雄性;年龄:8-10周;体重:250-300g;饲养条件:无特定病原体环境。
阅读提示:参见2.3节
药物处理
AlCl3剂量:100 mg/kg/d,灌胃给药;TQ剂量:10 mg/kg/d,腹腔注射;处理时间:4周。
阅读提示:参见2.3节
精子分析
精子计数方法:使用Neubauer血细胞计数板;精子活力观察100个精子;形态评估计数200个精子。
阅读提示:参见2.8节
免疫组化
一抗:NLRP3 (1:200), caspase-1 (1:1000), IL-1β (1:1000), CD68 (1:100), CD163 (1:200);抗原修复:10 mM柠檬酸盐缓冲液,95°C,10分钟;DAB显色4分钟。
阅读提示:参见2.11节