褪黑素通过其生物学特性的协同依赖性减轻电离辐射诱导的睾丸损伤

Utility of melatonin in mitigating ionizing radiation-induced testis injury through synergistic interdependence of its biological properties.

作者信息Maggie E Amer, Azza I Othman, Hajer Mohammed Abozaid, Mohamed A El-Missiry
PMID36333811
期刊Biol Res
发布时间2022-11-04
DOI10.1186/s40659-022-00401-6

实验完整度

包含动物模型实验(大鼠、γ辐射)、生化检测、组织学、免疫组化、精子分析等多层级验证,且明确机制(抗氧化、抗炎、抗凋亡)验证。

主要模型

雄性Wistar大鼠 γ射线全身体照射模型

重点核对

MLT给药剂量:25 mg/kg 照射剂量:4 Gy γ射线 给药持续时间:3天和14天 精子参数检测:计数、活力、活力和形态 抗氧化和氧化应激标志物检测

摘要

背景:电离辐射(IR)在日常生活中有着广泛的有用应用,然而它们对生殖健康有不利影响。维持受照后的睾丸健康是生殖潜力的重要要求。当前研究探讨了褪黑素(MLT)在减轻年轻成年大鼠睾丸中IR诱导的损伤中的作用。方法:在接受4 Gy γ辐射后,每天给予大鼠MLT(25 mg/kg),持续3天和14天。结果:MLT给药显著维持了受照大鼠血清MLT水平和其他抗氧化剂,包括谷胱甘肽含量,以及睾丸中谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的活性。因此,过氧化氢水平下降,受照动物睾丸中氧化应激标志物4-羟基壬烯醛和8-羟基-2'-脱氧鸟苷的形成显著减少。氧化还原状态的改善导致睾丸中促凋亡蛋白(p53、Cyto-c和caspase-3)显著消退,并改善了血清中的炎症细胞因子(CRP和IL-6)和抗炎细胞因子(白细胞介素IL-10)。这与受照大鼠紊乱的性激素平衡的恢复、雄激素受体上调和睾丸细胞增殖活性相关,从而解释了精子参数(计数、活力、活力和畸形)的改善。因此,照射后MLT治疗减轻了精子细胞的耗竭以及生精小管直径和周长的减少。此外,受照并经MLT处理的大鼠睾丸显示出组织学结构良好和精子形态正常。结论:这些结果表明,辐射诱导的睾丸损伤在IR暴露后通过MLT的抗氧化、抗炎、抗凋亡和抗DNA损伤作用的协同依赖性而得到缓解。关键词:褪黑素,电离辐射,细胞凋亡,炎症,性激素,雄激素受体

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
褪黑素能否减轻电离辐射诱导的大鼠睾丸损伤,并改善精子参数?
核心机制
MLT通过抗氧化、抗炎、抗凋亡和抗DNA损伤作用的协同依赖性减轻辐射诱导的睾丸损伤。
主要证据
MLT治疗后,受照大鼠的氧化应激标志物降低,抗氧化剂水平升高,促凋亡蛋白下调,炎症细胞因子改善,性激素平衡恢复,精子参数和组织学结构改善。
研究意义
MLT有助于保护接受放疗、辐射应用或意外过度照射的人群的男性生育能力。

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γ射线致睾丸损伤的动物模型,并设置对照组、MLT组、照射组和照射加MLT组。

雄性Wistar大鼠随机分为10组,每组5只,包括对照组、伪照射组、MLT组、照射组和照射加MLT组,MLT以25 mg/kg灌胃给药,照射采用4 Gy γ射线全身照射。

2

精子参数分析

评估照射和MLT处理对精子质量的影响。

使用血细胞计数器计数精子,用伊红-尼格罗辛染色评估精子活力,用HE染色检查精子形态。

3

生化分析

检测血清性激素、细胞因子和睾丸组织中氧化应激、抗氧化和凋亡标志物。

使用ELISA试剂盒检测血清MLT、睾酮、LH、FSH、IL-6、IL-10、CRP,以及睾丸匀浆中的4-HNE、8-OHdG、H2O2、GSH、GPx、GR、p53、Cyto-c和caspase-3。

4

组织学和免疫组化分析

评估睾丸组织学结构、生精小管直径和周长,以及AR和PCNA的表达。

睾丸组织固定、包埋、切片,HE染色观察组织学,免疫组化检测AR和PCNA,使用ImageJ软件分析生精小管直径和周长。

5

彗星实验

检测睾丸细胞DNA损伤程度。

采用单细胞凝胶电泳(彗星实验)评估DNA损伤,使用CASP软件分析尾部DNA百分比、尾部长度和尾距。

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。

验证细胞功能变化
验证DNA损伤

产品清单

实验环节名称品牌货号
Cs137辐射源NordionGC-40
褪黑素ELISA试剂盒Fine TestER1169
睾酮ELISA试剂盒Crystal Chem Inc.80550
卵泡刺激素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0391
黄体生成素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0026
IL-6 ELISA试剂盒My BiosourceMBS269892
IL-10 ELISA试剂盒My BiosourceMBS034393
CRP ELISA试剂盒My BiosourceMBS453159
4-HNE ELISA试剂盒Fine TestER1587
8-OHdG ELISA试剂盒Fine TestEU2548
H2O2 ELISA试剂盒My BiosourceMBS3808898
GSH ELISA试剂盒My BiosourceMBS1600118
GPx ELISA试剂盒My BiosourceMBS744364
GR ELISA试剂盒My BiosourceMBS9308239
p53 ELISA试剂盒My BiosourceMBS723886
细胞色素c ELISA试剂盒My BiosourceMBS727663
caspase-3 ELISA试剂盒My BiosourceMBS743552
抗AR抗体ThermoFisher ScientificPA1-110
抗PCNA抗体ThermoFisher Scientific13-3900
曙红溶液Carl Roth--
尼格罗辛水溶液Sigma-Aldrich--
石蜡----
Tris-HCl缓冲液----

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、年龄、体重、分组数量、每组样本量(5只)、照射剂量(4 Gy)、MLT剂量(25 mg/kg)、给药方式(口服灌胃)、给药时间(3天或14天)
阅读提示:Materials and methods: Animals, Experimental design
精子分析
精子计数方法(血细胞计数器)、精子活力染色(伊红-尼格罗辛)、形态学染色(HE)、放大倍数(400x)
阅读提示:Materials and methods: Sperm analysis
生化分析
血清和睾丸匀浆采集、离心条件(3000 rpm 15分钟)、ELISA试剂盒品牌和货号、检测指标
阅读提示:Materials and methods: Biochemical analysis
免疫组化
抗体类型(抗AR和抗PCNA)、稀释度(AR 1:20, PCNA 1:100)、孵育条件(4℃过夜)
阅读提示:Materials and methods: IHC analysis
彗星实验
细胞裂解、电泳条件、DNA染色、分析软件(CASP)
阅读提示:Materials and methods: Comet assay