囊叶藻提取物减轻醋酸铅诱导的雄性大鼠睾丸功能障碍

Colpomenia sinuosa extract mitigates lead acetate-induced testicular dysfunctions in male rats.

作者信息Layla A Almutairi, Amal S Abu-Almakarem, Noorah Saleh Al-Sowayan, Sahar Abdulrahman Alkhodair, Hayat M Albishi, Thamir M Eid, Fahad A Alshanbari, Najlaa Yousef Abuzinadah, Maysa A Mobasher, Karim Samy El-Said
PMID40356721
发布时间2025-04-28
DOI10.3389/fmolb.2025.1551773

实验完整度

包含体外化学分析、分子对接、大鼠体内实验、生化与分子检测及组织病理学,多层级验证功能与机制。

主要模型

Sprague Dawley大鼠模型(醋酸铅诱导睾丸损伤) 大鼠睾丸组织

重点核对

CSE剂量340 mg/kg体重(LD50的1/10) PbAc剂量100 mg/kg体重 给药方式:口服灌胃,每日一次,持续30天 每组10只雄性Sprague Dawley大鼠(6周龄,160±10g) 检测终点:体重、器官重量、精子参数、激素水平、氧化应激标志物、炎症因子、JAK2/STAT3和NLRP3/Caspase-1通路表达及组织病理学

摘要

背景:囊叶藻褐藻含有具有广泛生物活性的药理活性化合物;然而,在地中海地区关于其对抗重金属毒性的研究很少。铅是对人类健康和环境构成严重风险的常见不可生物降解污染物。本研究调查了囊叶藻提取物对醋酸铅致大鼠睾丸损伤的治疗效果。方法:评估了囊叶藻提取物的植物化学、GC/MS谱图和金属螯合能力。使用AutoDock Vina进行分子对接研究。通过概率分析确定囊叶藻提取物的口服半数致死量(LD50)。使用40只雄性大鼠,分组如下:Gp1为阴性对照;Gp2给予囊叶藻提取物LD50的1/10(340 mg/kg体重);Gp3给药醋酸铅溶液(100 mg/kg体重);Gp4口服醋酸铅如Gp3和囊叶藻提取物如Gp2。所有治疗每天通过胃管给药,持续30天。研究了体重变化、生化、分子和组织病理学检查。结果:结果表明,囊叶藻提取物体外表现出显著金属螯合活性并含有前景良好的植物化学物质。囊叶藻提取物的LD50为3400 mg/kg体重。醋酸铅处理的大鼠出现显著睾丸功能障碍,精液分析、生化、分子和组织学改变受损。囊叶藻提取物治疗通过这些功能障碍的抗氧化状态、抗炎特性和组织病理学改变得到显著改善而显示姑息作用。有趣的是,囊叶藻提取物治疗调节醋酸铅损伤大鼠中JAK2/STAT3和NLRP3/Caspase-1通路轴。结论:本研究首次探讨了囊叶藻提取物治疗对醋酸铅诱导的雄性大鼠睾丸损伤的生化及分子机制。囊叶藻提取物通过靶向JAK2/STAT3和NLRP3/Caspase-1通路,显示出对醋酸铅处理诱导的睾丸损伤的潜在减轻作用。这些发现提示囊叶藻提取物可用于对抗醋酸铅对雄性生殖毒性的不利影响。

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
研究旨在探讨CSE对醋酸铅诱导的大鼠睾丸损伤的缓解作用及其潜在机制。
核心机制
CSE通过抑制氧化应激和炎症,并调节JAK2/STAT3和NLRP3/Caspase-1信号通路,从而改善睾丸功能。
主要证据
行为、生化、分子和组织学实验:GC-MS鉴定CSE成分,金属螯合和DPPH实验、分子对接;大鼠体内实验显示PbAc降低精子质量,增加氧化应激和炎症,CSE处理逆转这些变化,并恢复激素水平和组织学结构。
研究意义
研究表明CSE可能作为对抗醋酸铅引起的雄性生殖毒性的潜在治疗剂,但需要进一步的临床前和临床研究。

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

CSE制备与植物化学分析

表征CSE的化学成分及其抗氧化和金属螯合潜力。

从地中海沿岸采集囊叶藻,乙醇提取制备CSE。测定金属螯合活性、总酚、黄酮、总抗氧化能力、皂苷、花青素和DPPH清除能力。利用GC-MS鉴定主要化合物。

2

LD50测定与动物分组

确定CSE的口服LD50,并设计动物实验分组。

使用20只大鼠分5组,每组4只,给予1000-5000 mg/kg的不同剂量CSE,概率分析确定LD50。随后40只大鼠分4组进行实验。

3

体内实验:检测体重、器官系数和铅残留

评估PbAc和CSE对整体健康和铅积累的影响。

记录体重变化,称重睾丸和附睾,测定血清和睾丸组织中的铅浓度。

4

精子参数评估

评估CSE对PbAc引起的精子质量损害的保护作用。

收集附睾精子,测定精子计数、活力、活力和异常率。

5

激素和类固醇生成酶检测

评估CSE对内分泌功能和类固醇生成的影响。

ELISA检测血清FSH、LH、睾酮水平,以及睾丸组织中StAR、3β-HSD和17β-HSD水平。

6

氧化应激和炎症标志物检测

评估CSE对PbAc诱导的氧化应激和炎症的影响。

检测睾丸组织中MDA、PC、SOD、CAT、SDH、GSH、GPX、GST、LDH以及炎症因子TNF-α、NF-κB、IL-6、COX-2的水平。

7

分子表达分析

评估CSE对JAK2/STAT3和NLRP3/Caspase-1通路及凋亡相关基因表达的影响。

RT-qPCR检测JAK2、STAT3、NLRP3、Caspase-1、Bax和Bcl2的mRNA表达;ELISA检测p-JAK2、p-STAT3、NLRP3和Caspase-1蛋白水平。

8

分子对接分析

预测CSE中活性化合物与JAK2、STAT3、NLRP3和Caspase-1的结合模式。

使用AutoDock Vina进行分子对接,分析结合亲和力和相互作用。

9

组织病理学评估

评估CSE对PbAc引起的睾丸组织损伤的组织学改善。

HE染色观察组织学结构,使用Johnsen评分系统评估生精上皮。

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
醋酸钾Merck--
硝普钠Merck--
LH ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0026
FSH ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2021901
睾酮ELISA试剂盒Elabscience80550
MDA试剂盒BiodiagnosticMD2529
PC试剂盒MyBioSourceMBS2600784
SOD试剂盒BiodiagnosticSD2521
CAT试剂盒BiodiagnosticCA2517
StAR ELISA试剂盒MyBioSourceMBS729454
3β-羟基类固醇脱氢酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2604899
17β-羟基类固醇脱氢酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2104946
山梨醇脱氢酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS269299
乳酸脱氢酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS269777
谷胱甘肽ELISA试剂盒MyBioSourceMBS265966
谷胱甘肽过氧化物酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS744364
谷胱甘肽S-转移酶ELISA试剂盒MyBioSourceMBS8243172
白细胞介素-6 ELISA试剂盒MyBioSourceE-HSEL-R0004
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒Sigma-AldrichRAB0479
核因子κB ELISA试剂盒MyBioSourceMBS453975
环氧合酶-2 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS266603
NLRP3 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2033695
Caspase-1 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS7255117
磷酸化JAK2 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS7269637
磷酸化STAT3 ELISA试剂盒Sigma-AldrichRAB0446
总RNA纯化试剂盒Thermo ScientificK0731
Maxima SYBR Green/ROX qPCR预混液Thermo ScientificK0221
Light Cycler 480 实时荧光定量PCR仪Roche480
AutoDock Vina分子对接软件----
Avogadro 1.2.0分子编辑器----
AutoDock Tools 1.5.7分子对接工具----
BIOVIA Discovery Studio Visualizer 2020可视化软件Dassault Systèmes--
奥林巴斯CX31显微镜OlympusCX31
奥林巴斯Camedia 5060数码相机Olympus5060
PerkinElmer 2380原子吸收分光光度计PerkinElmer2380

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
CSE制备与剂量
CSE提取条件:50 g粉末、500 mL 70%乙醇、室温浸泡1周;给药剂量:340 mg/kg体重(LD50的1/10)
阅读提示:方法2.2和2.6
动物模型与分组
雄性Sprague Dawley大鼠,6周龄,160±10 g;分组:Gp1对照,Gp2 CSE,Gp3 PbAc,Gp4 PbAc+CSE;每组10只
阅读提示:方法2.6
PbAc诱导与CSE治疗
PbAc剂量100 mg/kg体重,口服;CSE治疗在PbAc给药后24小时给予,每日一次,持续30天;对照设置
阅读提示:方法2.6
精子参数评估
精子取样部位(附睾)、稀释比例(1:5)、染色方法(Wells和Awa染色、伊红染色)、观察倍数(×400)
阅读提示:方法2.7
生化检测
血清激素(FSH、LH、睾酮)和睾丸组织氧化应激及炎症指标检测方法及试剂盒货号
阅读提示:方法2.8
分子分析
RT-qPCR引物序列(JAK2、STAT3、NLRP3、Caspase-1、Bax、Bcl2、β-actin)、循环条件、数据分析方法
阅读提示:方法2.9和表1
组织病理学
组织固定、切片厚度(5 μm)、染色(H&E)、评分系统(Johnsen)
阅读提示:方法2.11