支持细胞中ATG5依赖性自噬通过干扰CXCL2/CXCR2轴保护镉破坏的血睾屏障

ATG5-dependent autophagy in Sertoli cells protects against cadmium-disrupted blood-testis barrier via perturbing CXCL2/CXCR2 axis.

作者信息Hao Li, Yi-Fan Hu, Xin-Run Wang, Jing-Wen Hong, Zhi-Yang Zhang, Yu-Hui Zou, Xin-Yi Cheng, Ye-Xin Luo, Xu-Dong Zhang, Hua-Long Zhu, Yong-Wei Xiong, Wei Chang, Hua Wang, Lan Yang
PMID41131418
发布时间2025-10-24
DOI10.1007/s10565-025-10089-5

实验完整度

包含体内小鼠模型、体外TM4细胞模型、CXCR2抑制剂、自噬药物干预及支持细胞特异性Atg5敲除小鼠等多层级验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

小鼠模型(C57BL/6) TM4小鼠支持细胞系 Atg5敲除小鼠(Amh-Cre+/Atg5flox/flox) 原代支持细胞

重点核对

CdCl2剂量:0.5、2.0 mg/kg,腹腔注射 CXCR2抑制剂SB225002预处理:10 mg/kg,腹腔注射,Cd前1小时 自噬抑制剂3-MA:20 mg/kg,腹腔注射,Cd前1小时 自噬激活剂Rap:1 mg/kg,腹腔注射,Cd前1小时 检测时间点:0、2、8、24、48、72小时

摘要

血睾屏障(BTB)是一种通过支持细胞间连接建立的独特结构,为精子发生和男性生育能力建立保护性微环境。镉(Cd)以其毒性著称,普遍存在于环境中。在此,我们的研究结果表明,Cd暴露损害了BTB的完整性,表现为BTB相关蛋白表达降低和Dsignal/Dradius值升高。机制上,我们证明CXCL2/CXCR2轴的激活有助于Cd诱导的BTB损伤,这是通过使用CXCR2抑制模型的实验证明的。作为关键的BTB成分,支持细胞依赖自噬来维持其生理功能。然而,支持细胞自噬在Cd诱导的BTB损伤中的具体作用和机制仍不清楚。值得注意的是,我们的结果表明,自噬抑制加重了小鼠中Cd诱导的BTB破坏和睾丸CXCL2/CXCR2轴激活,而自噬激活减轻了Cd引起的BTB破坏和睾丸CXCL2/CXCR2轴激活。通过支持细胞特异性Atg5基因敲除小鼠模型的进一步验证表明,自噬抑制加剧了Cd诱导的BTB破坏并上调了CXCL2的表达。总的来说,我们的发现指出,支持细胞中ATG5依赖性自噬通过干扰CXCL2/CXCR2轴保护Cd诱导的BTB破坏。我们的研究不仅揭示了Cd诱导的生殖毒性的新分子机制,而且为男性不育干预提供了潜在的治疗靶点。

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
支持细胞自噬在镉诱导的血睾屏障损伤中的作用及其机制是什么?
核心机制
镉暴露激活CXCL2/CXCR2轴导致血睾屏障破坏,而支持细胞中ATG5依赖性自噬通过抑制CXCL2/CXCR2轴激活保护血睾屏障完整性。
主要证据
小鼠体内实验显示镉暴露降低BTB相关蛋白表达并增加Dsignal/Dradius值;CXCR2抑制剂SB225002减轻这些变化。自噬抑制剂3-MA加重镉诱导的BTB破坏和CXCL2/CXCR2表达,而自噬激活剂Rap减轻;支持细胞特异性Atg5敲除小鼠进一步验证了ATG5依赖性自噬的保护作用。
研究意义
研究揭示了镉诱导生殖毒性的新机制,并为男性不育干预提供了潜在治疗靶点。

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

建立Cd暴露小鼠模型并评估BTB损伤

确定Cd暴露对血睾屏障完整性的影响

给雄性小鼠腹腔注射不同剂量(0、0.5、2.0 mg/kg)CdCl2 72小时,或2.0 mg/kg CdCl2处理不同时间(0-72小时),然后通过生物素示踪实验检测BTB通透性,Western blot检测BTB相关蛋白表达,mIHC观察Connexin 43定位。

2

验证CXCL2/CXCR2轴在Cd诱导BTB损伤中的作用

验证CXCL2/CXCR2轴激活是否介导Cd诱导的BTB破坏

检测Cd暴露后睾丸中Cxcl2 mRNA和CXCL2/CXCR2蛋白表达;使用CXCR2抑制剂SB225002预处理小鼠,观察BTB通透性和相关蛋白表达变化。

3

评估自噬在Cd诱导BTB损伤中的作用

确定自噬对Cd诱导的BTB损伤和CXCL2/CXCR2轴的影响

使用自噬抑制剂3-MA和激活剂Rap预处理小鼠,然后Cd暴露,检测BTB通透性、BTB相关蛋白和CXCL2/CXCR2表达。

4

利用Atg5条件敲除小鼠验证ATG5依赖性自噬的作用

验证支持细胞中ATG5依赖性自噬对Cd诱导BTB损伤和CXCL2/CXCR2轴的调控作用

使用支持细胞特异性Atg5敲除小鼠(Amh-Cre+/Atg5flox/flox)和野生型小鼠,给予CdCl2处理,检测BTB通透性、BTB相关蛋白表达、CXCL2/CXCR2表达以及LC3B免疫反应。

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
SB225002MCE16711
雷帕霉素MCE10219
3-甲基腺嘌呤MCE19312
抗GAPDH抗体Proteintech Group60004-1-IG
抗CXCL2抗体Proteintech Group26791-1-AP
抗Occludin抗体Proteintech Group27260-1-AP
抗Desmocollin 2抗体Proteintech Group13876-1-AP
抗LC3B抗体Cell Signaling Technology3868s
抗LC3B抗体Cell Signaling Technology83506s
抗Connexin 43抗体Cell Signaling Technology3512
抗WT1抗体Abcamab89901
抗CXCR2抗体Abcamab65968
抗ATG5抗体Abcamab108327
EZ-Link™磺基-NHS-LC-生物素Thermo Fisher21335
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23225
链霉亲和素-AF488InvitrogenS11223
TRIzol®试剂Invitrogen15596018CN
FITC-酪胺Servicebio TechnologyG1222
Cy3-酪胺Servicebio TechnologyG1223
DAPILabgic TechnologyBL105A
TRIS-EDTA抗原修复液Labgic TechnologyBL617A
cDNA合成试剂盒Roche Life Science04897030001
重组蛋白酶KBBI Life SciencesB600452
PVDF膜MilliporeIPVH 00010
Bio-Rad ChemiDoc™ MP成像系统Bio-Rad--
ImageJ----
共聚焦显微镜LSM880Zeiss--
Leica Thunder系统Leica--
Lightcycler®480实时荧光定量PCR仪Roche--
Leica EM UC 7超薄切片机Leica--
Thermo Scientific Talos L120C G2 (S)TEM透射电镜Thermo Scientific--
DMEM/F12培养基----
马血清----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
HBSS溶液Gibco14025-092
I型胶原酶SigmaC0130
脱氧核糖核酸酶ISigmaDN25
胰蛋白酶Gibco27250-018
透明质酸酶SigmaH2506

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
动物模型建立
小鼠品系、周龄、性别、CdCl2剂量、给药途径、处理时间
阅读提示:Materials and methods - Animal treatment
药物干预
SB225002、3-MA、Rap的剂量、给药途径、预处理时间
阅读提示:Materials and methods - Animal treatment
基因敲除小鼠
Atg5flox/flox小鼠和Amh-Cre小鼠的来源、交配策略、基因型鉴定方法
阅读提示:Materials and methods - Animal treatment; DNA extraction and PCR
细胞实验
TM4细胞系来源、培养条件、Cd处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods - Cell line and treatment
BTB通透性检测
生物素示踪剂浓度、注射体积、孵育时间、Dsignal/Dradius的计算方法
阅读提示:Materials and methods - Blood-testis barrier assay (in vivo)
蛋白表达检测
抗体稀释比例、孵育时间、内参选择
阅读提示:Materials and methods - Western blotting