紫外线C辐射对大鼠雄性生育力的影响:自噬抑制、促性腺激素抑制激素刺激及miRNA改变

Impact of Ultraviolet C Radiation on Male Fertility in Rats: Suppression of Autophagy, Stimulation of Gonadotropin-Inhibiting Hormone, and Alteration of miRNAs.

作者信息Ahmed Mohamed Alahwany, Ahmed Hamed Arisha, Adel Abdelkhalek, Tarek Khamis, Taku Miyasho, Doaa Kirat
PMID39796171
发布时间2025-01-01
DOI10.3390/ijms26010316

实验完整度

包含大鼠整体照射模型、精子参数分析、氧化应激检测、激素测定、基因表达分析、miRNA靶预测及分子对接等多个证据层级,且包含功能验证(如自噬相关基因表达)和机制验证(如miRNA靶向)。

主要模型

Sprague Dawley大鼠(UVC照射模型) 大鼠精液样本

重点核对

UVC照射剂量:低剂量641.41 J/cm²,高剂量1924.23 J/cm² UVC照射时长:8小时/天,持续8周 大鼠品系:雄性成年Sprague Dawley大鼠(200-220g) 每组动物数:6只大鼠 HES预处理:50 mg/kg,每日一次腹腔注射

摘要

虽然紫外线C(UVC)辐射具有有益的应用,但也可能对生物体构成风险。然而,关于UVC辐射对哺乳动物雄性生殖生理学的影响,包括潜在机制和可能的保护策略,尚未进行详细评估。本研究旨在探讨氧化应激、自噬、生殖激素轴和microRNA在UVC诱导的雄性大鼠生殖挑战中的关键作用。精液、生化、分子和计算机模拟分析显示,暴露于UVC辐射的雄性大鼠睾丸类固醇生成显著失调、精子发生受损、精子质量下降和生殖激素谱改变,最终导致生育力下降。我们的数据表明,自噬抑制、促性腺激素抑制激素(GnIH)刺激和microRNA改变是UVC诱导的哺乳动物生殖应激效应的关键介质,可能导致男性不育。靶向这些通路,特别是通过橙皮苷(HES)预处理,为对抗UVC诱导的男性不育提供了一种有前景的策略。总之,本研究结果强调了理解UVC诱导的男性不育分子机制的重要性,并为HES保护男性生殖健康的保护机制和潜在作用提供了有价值的见解。

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
UVC辐射如何影响雄性大鼠的生殖生理,其潜在机制及橙皮苷是否具有保护作用?
核心机制
UVC辐射通过诱导氧化应激,抑制自噬(上调mTOR和p62,下调Beclin1和LC3II),刺激下丘脑GnIH表达,并通过改变miR-137-3p和miR-20a-5p的表达(分别靶向Kiss1和SQSTM1/p62)来损害生殖激素轴,导致精子质量下降和不育。
主要证据
大鼠模型显示UVC辐射导致睾丸重量和性腺指数降低、精子数量/活力/形态异常、氧化应激标志物改变、生殖激素(LH、FSH、睾酮)水平下降、相关基因(Kiss1、GnRH等)表达改变,而HES预处理逆转了这些效应。
研究意义
本研究强调了理解UVC诱导男性不育分子机制的重要性,并提出橙皮苷作为保护男性生殖健康的潜在策略。

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

UVC辐射模型构建及动物分组

建立UVC辐射雄性大鼠模型,并评估HES预处理的影响。

将30只雄性Sprague Dawley大鼠随机分为5组,对照组不照射,低剂量和高剂量UVC照射组(分别使用1个或3个UVC灯),以及相应HES预处理组。照射8小时/天,持续8周。

2

精子质量评估

评估UVC辐射对精子参数的影响。

从附睾尾采集精液,评估精子计数、活力、存活率、形态异常。

3

氧化应激标志物检测

评估UVC辐射对睾丸氧化应激水平的影响。

使用比色法试剂盒检测睾丸组织中SOD、TAC和MDA水平。

4

生殖激素水平测定

评估UVC辐射对血清LH、FSH和睾酮水平的影响。

使用ELISA试剂盒检测大鼠血清中LH、FSH和游离睾酮浓度。

5

基因表达分析

检测UVC辐射对下丘脑、垂体和睾丸中生殖相关基因和自噬相关基因表达的影响。

提取下丘脑、垂体和睾丸总RNA,逆转录后进行实时定量PCR检测相关基因表达。

6

miRNA表达和靶预测

评估UVC辐射对miRNA表达的影响,并预测其靶基因。

通过实时PCR检测miR-137-3p和miR-20a-5p的表达,并使用TargetScan和miRTarBase数据库预测其靶基因。

7

分子对接分析

评估HES与生殖和自噬相关受体的结合亲和力。

使用MOE软件进行分子对接,分析HES与GnRHr、LHr、FSHr、Kiss1r、mTORC1r和SQSTM/p62的结合。

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
UVC灯PHILIPS3222-638-78092
橙皮苷Sigma-Aldrich520-26-3
超氧化物歧化酶检测试剂盒Bio-diagnosticSD2521
总抗氧化能力检测试剂盒Bio-diagnosticTA2513
丙二醛检测试剂盒Bio-diagnosticMD2529
睾酮ELISA试剂盒MyBioSourceMBS704301
FSH ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0391
LH ELISA试剂盒MyBioSourceMBS764675
Trizol试剂Invitrogen--
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
Rotor-Gene Q 2plex实时荧光定量PCR仪Qiagen--
TOPreal qPCR预混液Enzynomics--

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、体重、来源、饲养条件、分组情况
阅读提示:见 Materials and Methods 5.1 Animals
UVC照射
UVC波长、照射距离、照射时长、照射剂量(低/高)
阅读提示:见 Materials and Methods 5.2 UVC Source 和 5.3 Experimental Design
药物处理
HES剂量、给药途径、给药时间
阅读提示:见 Materials and Methods 5.3 Experimental Design
氧化应激检测
检测指标(SOD、TAC、MDA)、检测方法、试剂盒品牌和货号
阅读提示:见 Materials and Methods 5.7 Measurement of Oxidative Stress Biomarkers
激素检测
检测指标(LH、FSH、睾酮)、检测方法、试剂盒品牌和货号
阅读提示:见 Materials and Methods 5.8 Measurement of Reproductive Hormones
基因表达分析
检测基因、内参基因、RNA提取方法、逆转录方法、实时PCR程序
阅读提示:见 Materials and Methods 5.9 Real-Time Polymerase Chain Reaction
miRNA分析
检测miRNA、内参、靶预测数据库
阅读提示:见 Materials and Methods 5.9 Real-Time Polymerase Chain Reaction 和 5.10 Bioinformatics Analysis
分子对接
蛋白结构来源、配体结构、对接软件和参数
阅读提示:见 Materials and Methods 5.11 Molecular Docking Assessment