百里醌对大鼠汞诱导的生殖紊乱的保护作用:体内和计算机模拟研究

Thymoquinone Protective Effect Against Mercury-Induced Reproductive Derangement in Rats: In Vivo and In Silico Investigation.

作者信息Solomon Owumi, Moses Otunla, Pelumi Akindipe, Uche Arunsi, Jesutosin O Babalola, Chioma E Irozuru, Ahmad Altayyar, Bayode Oluwawibe, Olatunde Owoeye, Adegboyega K Oyelere
PMID41150595
期刊Toxics
发布时间2025-10-19
DOI10.3390/toxics13100896

实验完整度

包含体内大鼠模型(Wistar雄性大鼠)和计算机模拟(分子对接)两个独立证据层级,并明确包含功能验证(精子参数、激素水平)和机制验证(氧化应激、炎症、凋亡标志物及PPAR信号)。

主要模型

Wistar雄性大鼠 大鼠睾丸、附睾和下丘脑组织 PPAR-α和PPAR-δ/β蛋白(分子对接)

重点核对

模型:雄性Wistar大鼠,8只/组,共5组 HgCl2剂量:20 µg/L溶于饮用水,自由饮用 TQ剂量:2.5和5.0 mg/kg,口服,每日一次 处理周期:28天连续处理 主要检测:精子 motility/count/morphology,激素(FSH、LH、睾酮、催乳素),氧化应激和炎症标志物,凋亡蛋白

摘要

汞暴露与男性不育有关。鉴于氯化汞(HgCl2)可能促进与病理生理紊乱相关的氧化-炎症环境,假设百里醌(TQ)作为一种抗氧化和抗炎剂,可能减轻汞暴露对大鼠睾丸、附睾和下丘脑的逐渐有害影响,因为这些器官对生殖功能至关重要。为了验证这一假设,40只大鼠(品系:Wistar;性别:雄性)被随机分为五组,每组八只。经过7天适应期后,连续28天给予处理:组I:仅蒸馏水,作为对照;组II:仅HgCl2(20 µg/mL);组III:仅TQ(2.5 mg/kg);组IV:HgCl2 + TQ(20 µg/mL + 2.5 mg/kg);组V:HgCl2 + TQ(20 µg/mL + 5 mg/kg)。TQ联合治疗保持了HgCl2暴露动物的体重和器官重量。然而,TQ并未减轻HgCl2诱导的精子功能和形态功能障碍。血清卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)和睾酮水平被TQ联合治疗显著升高(p < 0.05),同时降低催乳素水平。TQ给药还增加了(p < 0.05)睾丸酶活性,包括碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)、酸性磷酸酶(ACP)和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD),这些酶活性被HgCl2降低。TQ给药增加了(p < 0.05)HgCl2诱导的实验大鼠睾丸、附睾和下丘脑中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和总巯基(TSH)水平的降低。此外,TQ减少了HgCl2介导的RONS(活性氧和氮物种)、LPO(脂质过氧化)、PC(蛋白质羰基)形成和XO(黄嘌呤氧化酶)活性的增加。此外,包括肿瘤坏死因子α(TNF-α)、一氧化氮(NO)、白细胞介素-1β(IL-1β)和髓过氧化物酶(MPO)在内的炎症生物标志物水平在联合治疗组中降低(p < 0.05),其中较高剂量的TQ(5.0 mg/kg)显示出更明显的保护作用。此外,TQ联合给药增加了Bax并降低了Bcl-2和p53蛋白水平(p < 0.05),从而保护大鼠睾丸、附睾和下丘脑免受HgCl2诱导的细胞凋亡。分子对接模拟分析揭示了TQ与PPAR-α和PPAR-δ的相互作用动力学,以抑制NF-kB介导的促炎后果并激活Nrf-2介导的抗氧化防御系统。TQ的这些预测生物学效应与体内研究结果一致。因此,补充TQ可能有助于减少化学物质诱导的毒性,包括HgCl2的生殖毒性。

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
百里醌(TQ)能否减轻氯化汞(HgCl2)诱导的大鼠生殖毒性,并探究其潜在机制。
核心机制
TQ通过激活PPAR-α和PPAR-δ/β,抑制NF-kB介导的炎症反应并激活Nrf-2介导的抗氧化防御系统,从而发挥抗氧化、抗炎和抗凋亡作用。
主要证据
体内实验显示TQ恢复HgCl2降低的激素水平和抗氧化酶活性,降低氧化应激和炎症标志物,调节凋亡蛋白(升高Bax,降低Bcl-2和p53);分子对接显示TQ与PPAR-α和PPAR-δ/β结合。
研究意义
研究表明TQ补充可能有助于减少化学物质诱导的毒性,包括HgCl2的生殖毒性,为开发重金属中毒的干预措施提供思路。

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

动物分组与处理

建立HgCl2诱导的生殖毒性模型,并评估TQ的保护作用。

40只雄性Wistar大鼠随机分为5组(每组8只),分别接受蒸馏水、HgCl2(20 µg/L饮用水)、TQ(2.5或5.0 mg/kg口服)或联合处理,连续28天。

2

精子功能与形态评估

检测TQ对HgCl2诱导的精子毒性(运动性、计数、形态)的影响。

从附睾尾收集精子,评估渐进运动性、精子计数和形态异常(头部、中段、尾部)。

3

生殖激素水平检测

评估TQ对HgCl2引起的血清激素水平变化(FSH、LH、睾酮、催乳素)的影响。

使用ELISA试剂盒检测血清中的FSH、LH、催乳素和睾酮水平。

4

氧化应激与炎症标志物评估

检测TQ对HgCl2诱导的氧化应激(RONS、LPO、PC、XO)和炎症标志物(TNF-α、NO、IL-1β、MPO)的影响。

在睾丸、附睾和下丘脑匀浆中检测抗氧化酶活性(CAT、SOD、GPx、GST)和水平(GSH、TSH),以及氧化和炎症标志物。

5

凋亡标志物检测

评估TQ对HgCl2诱导的细胞凋亡的影响。

通过ELISA检测睾丸、附睾和下丘脑匀浆中的Bax、Bcl-2和p53蛋白水平。

6

组织病理学检查

观察TQ对HgCl2引起的睾丸和附睾组织形态改变的影响。

组织固定、切片、H&E染色,观察并测量生精小管直径和附睾上皮厚度。

7

分子对接模拟

预测TQ与PPAR-α和PPAR-δ/β的相互作用及其可能的机制。

从PubChem获取TQ 3D结构,从PDB获取PPAR-α(1I7G)和PPAR-δ/β(3D5F)结构,使用UCSF ChimeraX进行分子对接,计算结合常数(Kd)。

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
百里醌----
特氟龙匀浆器(Heidolph Silent Crusher M)Heidolph--
LH、FSH、催乳素、睾酮ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
改良Neubauer计数板LABART--
相差显微镜----
ImageJ软件(版本1.50i)----
UCSF ChimeraX----

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(Wistar)、性别(雄性)、体重(约157 g)、每组数量(8只);HgCl2剂量(20 µg/L饮用水中);TQ剂量(2.5和5.0 mg/kg,口服);处理周期(28天);环境条件(温度22±2°C,光暗周期)
阅读提示:Methods部分2.1和2.3
精子功能与形态
精子运动性评估方法(至少10个视野,×200);精子计数使用改良Neubauer计数板;形态异常评估至少400个精子/鼠;染色方法(Wells和Awa法)
阅读提示:Methods部分2.5、2.6和2.7
激素检测
血清激素(FSH、LH、催乳素、睾酮)的ELISA检测,检测限和变异系数
阅读提示:Methods部分2.8
氧化应激与炎症标志物
组织(睾丸、附睾、下丘脑)匀浆的制备;抗氧化酶(CAT、SOD、GPx、GST)和分子(GSH、TSH)的检测方法;氧化应激标志物(RONS、LPO、PC、XO)和炎症标志物(TNF-α、NO、IL-1β、MPO)的检测方法
阅读提示:Methods部分2.10、2.11和2.12
凋亡标志物检测
凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2、p53)的ELISA检测方法
阅读提示:Methods部分2.13
组织病理学
组织固定(睾丸和附睾用Bouin's溶液,下丘脑用10%福尔马林)、切片、H&E染色;测量生精小管直径和附睾上皮厚度使用ImageJ软件(400×)
阅读提示:Methods部分2.14
分子对接
TQ结构来源(PubChem);蛋白结构(PPAR-α PDB: 1I7G,PPAR-δ/β PDB: 3D5F);软件(UCSF ChimeraX)
阅读提示:Methods部分2.15