多柔比星介导的睾丸毒性与大鼠mTOR/Beclin-1通路失调、氧化应激、炎症和细胞凋亡相关:叶黄素的预防作用

Doxorubicin-mediated testicular toxicity is associated with dysregulated mTOR/Beclin-1 pathways, oxidative stress, inflammation and apoptosis in Wistar rats: preventive role of lutein.

作者信息Jennifer Efe Jaiyeoba-Ojigho, Jerome Ndudi Asiwe, Joseph Chimezie, Blessing Oluwakemi Abe, Oghenemarho Monalisa Ataikiru, Taniyohwo Mamerhi Enaohwo, Alexander Obidike Naiho, Lilian Ebele Chris-Ozoko, Godstime Jesukobiruo Ibada, Sylvester Ifeakachukwu Okuepusu, Favour Isioma Ikukaiwe, Winnie Taiye Ogwu
PMID40490837
发布时间2025-06-09
DOI10.1186/s42826-025-00249-3

实验完整度

研究包含体内动物实验,评估了激素、精液参数、氧化应激、炎症、凋亡、自噬和组化,但缺乏体外或机制验证。

主要模型

雄性Wistar大鼠模型

重点核对

大鼠品系:Wistar,体重180±10g 给药方案:叶黄素40 mg/kg i.p,25天;多柔比星15 mg/kg i.p,3天 分组:对照组、DOX组、LUT组、LUT+DOX组,每组n=5 检测指标:FSH、LH、睾酮、精子参数、氧化应激标志物、炎症因子、凋亡蛋白、自噬蛋白 统计方法:单因素方差分析(one-way ANOVA)后Tukey多重比较检验,P<0.05

摘要

背景:叶黄素为预防多柔比星引起的非典型生殖功能提供了毋庸置疑的希望,这仍是癌症化疗中一个全球性的健康问题。然而,叶黄素维持男性生殖环境的作用机制尚未完全明确。本研究探讨叶黄素对多柔比星诱导的睾丸毒性的预防作用。方法:将20只雄性Wistar大鼠随机分为四组,每组5只(n=5),在多柔比星处理(15 mg/kg i.p)前给予叶黄素(40 mg/kg i.p)预处理。实验结束后,处死动物,收集睾丸并进行精液和生化分析。结果:结果显示,暴露于多柔比星导致激素失衡、精液质量下降,并引发氧化应激、炎症反应、细胞凋亡以及自噬过程失调,伴随纤维化和组织形态学异常。有趣的是,叶黄素预处理显着恢复了激素平衡,并防止了多柔比星的 adverse 效应。结论:本研究结果表明,叶黄素通过调节自噬通路并抑制氧化应激、炎症和细胞凋亡,预防多柔比星介导的睾丸毒性。

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
叶黄素是否能预防多柔比星诱导的睾丸毒性,其机制是否涉及自噬通路、氧化应激、炎症和细胞凋亡的调节?
核心机制
叶黄素通过抑制氧化应激,进而减轻炎症反应和细胞凋亡,并调节Beclin-1/mTOR自噬信号通路,从而保护睾丸功能。
主要证据
在大鼠模型中,叶黄素预处理恢复了DOX引起的激素失衡(FSH、LH、睾酮)和类固醇生成酶活性,改善了精子参数,降低了氧化应激标志物(MDA、NO),升高了抗氧化酶,抑制了炎症因子(TNF-α、IL-6)和凋亡蛋白(caspase-3),调节了mTOR/Beclin-1表达,并减轻了组织学损伤和纤维化。
研究意义
作者提出叶黄素可能作为预防多柔比星相关生殖毒性的有效策略,其机制涉及抑制氧化应激、炎症和凋亡,并调节自噬信号通路,但具体分子机制仍需进一步研究。

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

动物分组与药物处理

建立多柔比星诱导的大鼠睾丸毒性模型,并评估叶黄素的预防效果。

20只雄性Wistar大鼠随机分为四组(对照组、DOX组、LUT组、LUT+DOX组),每组5只。LUT组和LUT+DOX组接受叶黄素(40 mg/kg i.p)25天预处理,DOX组和LUT+DOX组在最后3天接受多柔比星(15 mg/kg i.p)注射。

2

激素与类固醇生成酶检测

评估DOX对下丘脑-垂体-性腺轴的影响以及叶黄素的调节作用。

使用ELISA试剂盒检测血清FSH、LH、睾酮水平,以及睾丸中17α-羟化酶和3β-HSD活性。

3

精液参数分析

评估DOX对精子质量的影响以及叶黄素的保护作用。

测定精子计数、活力、形态和精液体积,使用改良Neubauer血细胞计数板和Leica DM 750显微镜观察。

4

氧化应激与炎症标志物检测

评估DOX诱导的氧化应激和炎症反应,以及叶黄素的抗氧化和抗炎作用。

检测睾丸组织中的GSH、GST、SOD、CAT活性,MDA和亚硝酸盐水平,以及TNF-α和IL-6水平。

5

凋亡与自噬相关蛋白检测

评估DOX对凋亡和自噬信号通路的影响,以及叶黄素的调节作用。

使用ELISA检测Bcl-2、caspase-3、mTOR和Beclin-1的蛋白水平。

6

组织病理学检查

评估DOX引起的睾丸组织学损伤和纤维化,以及叶黄素的保护作用。

睾丸组织用Bouin's溶液固定,H&E染色观察形态学,Masson三色染色评估胶原沉积,并使用Image-J软件计算纤维化区域。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
多柔比星AK Scientific, Inc.25316-40-9
叶黄素Sigma Aldrich--
3-β-HSD ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.--
睾酮ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-0155
促卵泡激素ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R0391
促黄体生成素ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R0026
Beclin-1 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-H0564
mTOR ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.ab206311
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R2856
白细胞介素-6 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R0015
Caspase 3 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R0160
Bcl-2 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.E-EL-R0096
Leica DM 750显微镜Leica--
马松三色染色----

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
动物分组与处理
大鼠品系、体重、分组数量、药物剂量、给药途径、给药时间
阅读提示:Methods: Animal procurement and experimental design
激素检测
血清样本处理、ELISA试剂盒使用
阅读提示:Methods: Hormonal profile
精液分析
精子采集方法、计数、活力、形态评估标准
阅读提示:Methods: Measurement of semen volume, Sperm count, Sperm morphology, Sperm motility
氧化应激检测
组织制备、生化检测方法、单位
阅读提示:Methods: Tissue Preparation, Testicular Oxido-nitrosative stress
炎症和凋亡检测
ELISA检测的样本、指标
阅读提示:Methods: Measurement of Beclin-1, mTOR, and pro-inflammatory cytokines in the testicles, B-cell lymphoma factor-2, Caspase-3 activities
组织病理学
固定、染色、图像分析
阅读提示:Methods: Histopathology of the testicles