通过线粒体相关内质网膜和线粒体动力学上调大鼠睾丸类固醇生成:D-天冬氨酸的作用

Steroidogenesis Upregulation through Mitochondria-Associated Endoplasmic Reticulum Membranes and Mitochondrial Dynamics in Rat Testes: The Role of D-Aspartate.

作者信息Debora Latino, Massimo Venditti, Sara Falvo, Giulia Grillo, Alessandra Santillo, Imed Messaoudi, Mariem Ben Rhouma, Sergio Minucci, Gabriella Chieffi Baccari, Maria Maddalena Di Fiore
PMID38534366
期刊Cells
发布时间2024-03-16
DOI10.3390/cells13060523

实验完整度

包含体内动物实验(大鼠分组给药)、ELISA、Western blot、免疫荧光和氧化应激检测,但缺乏体外或独立验证层级。

主要模型

雄性Wistar大鼠(经口灌胃D-Asp) 大鼠睾丸Leydig细胞(经免疫荧光定位)

重点核对

D-Asp给药剂量:0.1 mM D-Asp/g体重/天,连续15天 给药方式:经口灌胃,对照组给予2 mL蒸馏水/天 动物分组:每组5只,共10只雄性Wistar大鼠 检测方法:Western blot蛋白表达量,以β-肌动蛋白归一化 血清睾酮水平测定:ELISA法

摘要

线粒体相关内质网膜(MAMs)介导内质网(ER)与线粒体之间的通讯,在类固醇生成中发挥基本作用。本研究旨在了解D-天冬氨酸(D-Asp),一种众所周知的睾酮生物合成和精子发生的刺激剂,如何影响大鼠睾丸中的类固醇生成机制。我们的结果表明,D-Asp通过MAMs发挥这一功能,影响脂质转运、钙信号传导、内质网应激和线粒体动力学。在大鼠口服D-Asp 15天后,抗氧化酶(SOD和过氧化氢酶)以及ATAD3A、FACL4和SOAT1(脂质转移标志物)以及VDAC和GRP75(钙信号标志物)的蛋白表达水平均增加。此外,GRP78(一种抵消内质网应激的衰老标志物)的蛋白表达水平下降。D-Asp对线粒体动力学的影响也强烈表明其积极作用。它诱导了参与融合(MFN1、MFN2和OPA1)和生物发生(NRF1和TFAM)以及线粒体质量(TOMM20)的蛋白质表达水平,并降低了DRP1(一个关键的线粒体分裂标志物)的表达水平。这些发现表明D-Asp在类固醇生成过程中参与线粒体功能的改善。ATAD3A、MFN1/2、TFAM和TOMM20的免疫荧光信号证实了它们在Leydig细胞中的定位,并在D-Asp处理的大鼠睾丸中显示强度增强。综上所述,我们的结果表明D-Asp参与大鼠睾丸的类固醇生成,在MAMs和线粒体动力学的多个阶段发挥作用,为未来在其他类固醇生成组织中的研究开辟了新的机会。

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
D-天冬氨酸如何通过MAMs和线粒体动力学影响大鼠睾丸中的类固醇生成?
核心机制
D-Asp增强MAMs的功能,包括增加脂质转移(ATAD3A、FACL4、SOAT1)和钙信号(VDAC、GRP75),降低ER应激(GRP78),并促进线粒体融合(MFN1、MFN2、OPA1)和生物发生(NRF1、TFAM),增加线粒体质量(TOMM20),从而支持类固醇生成。
主要证据
通过Western blot检测到D-Asp处理的大鼠睾丸中上述蛋白表达水平显著变化,并通过免疫荧光定位到Leydig细胞,同时血清睾酮水平显著升高。
研究意义
研究揭示了D-Asp在类固醇生成中的新机制,为未来在其他类固醇生成组织中的研究提供了机会。

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

动物模型建立与给药

构建D-Asp处理的大鼠模型,以评估其对睾丸类固醇生成的影响。

雄性Wistar大鼠随机分为对照组和D-Asp组,分别给予蒸馏水或D-Asp(0.1 mM/g体重)连续灌胃15天。

2

血清睾酮水平测定

验证D-Asp对睾酮合成的影响。

给药结束后24小时,通过心脏穿刺收集血液,离心获得血清,使用ELISA试剂盒测定睾酮浓度。

3

氧化应激检测

评估D-Asp处理对睾丸氧化还原状态的影响。

测定睾丸组织中SOD和过氧化氢酶的酶活性及蛋白表达,并检测TBARS水平以评估脂质过氧化。

4

MAMs相关蛋白表达分析

探讨D-Asp对MAMs功能(脂质转移和钙信号)及ER应激的影响。

通过Western blot检测脂质转移标志物(ATAD3A、FACL4、SOAT1)、钙信号标志物(VDAC、GRP75)和ER应激标志物(GRP78)的蛋白表达;并通过免疫荧光检测ATAD3A的定位和强度。

5

线粒体动力学分析

评估D-Asp对线粒体融合、分裂和生物发生的影响。

通过Western blot检测融合(MFN1、MFN2、OPA1)、分裂(DRP1)、生物发生(NRF1、TFAM)和质量(TOMM20)相关蛋白表达,并通过免疫荧光检测MFN1、MFN2、TFAM和TOMM20的定位和强度。

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
D-天冬氨酸Sigma-Aldrich219096
睾酮ELISA试剂盒DiametraDK0002
抗SOD2抗体AbclonalA1340
抗过氧化氢酶抗体Sigma-AldrichC0979
抗ATAD3A抗体Sigma-AldrichSAB3500668
抗SOAT1/ACAT1抗体Abcamab39327
抗FACL4抗体Abcamab227256
抗VDAC抗体Cell Signaling Technology4661
抗GRP75抗体Cell Signaling Technology2816
抗GRP78抗体Cell Signaling Technology3183
抗MFN1抗体Abcamab221661
抗MFN2抗体Abcamab124773
抗OPA1抗体Abcamab42364
抗DRP1抗体Cell Signaling Technology8570
抗NRF1抗体Cell Signaling Technology69432
抗TFAM抗体Abcamab131607
抗SYCP3抗体Santa Cruz Biotechnologysc74569
PNA凝集素Alexa Fluor 568Thermo Fisher ScientificL32458
抗StAR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166821
抗TOMM20抗体Sigma-AldrichWH0009804M1
抗β-肌动蛋白抗体Elabscience BiotechnologyE-AB-20031
山羊抗兔IgG HRPVector LaboratoriesPI-1000
山羊抗小鼠IgG HRPBioActsRSA1122
山羊抗兔Alexa Fluor 488Thermo Fisher ScientificA32731
山羊抗小鼠CF 568Sigma-AldrichSAB4600082
Vectashield + DAPI封片剂Vector Laboratories--
徕卡DM 5000 B + CTR 5000显微镜Leica--
ImageJ软件National Institutes of Health--
Fiji插件----

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
动物实验与给药
动物品系(Wistar大鼠)、年龄(60日龄)、性别(雄性)、样本量(每组5只)、给药剂量(0.1 mM D-Asp/g体重)、给药方式(经口灌胃)、给药时间(15天)、对照组(蒸馏水2 mL/天)
阅读提示:2.1 Experimental Design
血清睾酮测定
采血时间(给药后24小时)、血清分离(离心3000 rpm 10分钟)、ELISA试剂盒(DK0002, Diametra)
阅读提示:2.2 Sample Collection 和 2.3 Determination of Serum T Levels
氧化应激检测
SOD和CAT酶活性测定方法(参考文献16、17)、TBARS测定方法(参考文献18)、蛋白表达检测(Western blot)
阅读提示:2.4 Oxidative Stress
蛋白表达分析
蛋白提取方法(参考文献18、19)、抗体稀释度(见表1)、内参(β-actin)、定量软件(ImageJ)
阅读提示:2.5 Protein Extraction and Western Blot Analysis 和 Table 1
免疫荧光分析
组织切片厚度(5 µm)、抗体稀释度(见表1)、图像采集(Leica DM 5000B)、定量分析(20个生精小管/动物,每组100个)
阅读提示:2.6 IF Analysis
统计分析
统计方法(ANOVA + Student-Newman-Keuls检验)、显著性水平(p<0.05)、数据表示(均值±SD)
阅读提示:2.7 Statistical Analysis