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PFOA诱导睾丸生殖细胞毒性损伤的机制及Nrf2的调控作用研究
结题报告
批准号:
81560248
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
张大雷
依托单位:
学科分类:
H0402.男性生殖系统损伤与修复
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘仁平、胡贞贞、杨蓓、吴磊、刘稳稳、吴娅玲、孙习、刘福艳
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中文摘要
全氟辛酸(PFOA)可导致男性生殖功能损伤,其具体机制尚不明确。Nrf2在调节应激反应中具有关键作用。我们前期实验发现PFOA抑制了Nrf2的表达,并导致睾丸组织氧化应激。据此,我们推测“以Nrf2为核心的抗氧化防御系统对PFOA的睾丸毒性具有调控作用”。本项目拟在器官、细胞及分子水平探讨PFOA对雄性小鼠生殖系统的毒性损伤作用机制,重点关注PFOA生殖毒性与生殖细胞凋亡和自噬的相关性,并通过Nrf2信号通路的激活和抑制观察Nrf2系统对PFOA诱导的睾丸生殖细胞损伤的保护作用。从基因转录、蛋白质表达和活性水平测定Nrf2及其下游抗氧化酶基因的表达,并通过检测凋亡和自噬相关基因的表达阐明Nrf2系统对生殖细胞氧化应激、凋亡和自噬的保护作用,从而揭示PFOA引起睾丸生殖细胞损伤的分子机制,以及Nrf2通路对PFOA生殖毒性的调控作用。为防治全氟化合物引起的精子发生异常和男性不育提供新的靶点。
英文摘要
Perfluorooctanoic acid (PFOA) exposure leads to male reproductive function damage. However, the specific mechanism of PFOA action is unclear. Nrf2 plays a key role in the regulation of stress response. Our previous study found that PFOA exposure inhibited Nrf2 expression and induced oxidative stress in the testicular tissue. Therefore, we speculate that Nrf2-dependent antioxidant defense system plays a role in regulating PFOA-induced testicular toxicity. In this study, the male reproductive toxicity of PFOA will be evaluated at organ, cell and molecular levels with emphasis on the relationships of PFOA-induced testicular toxicity to germ cell apoptosis and autophagy. Furthermore, the activation and inhibition of Nrf2 signaling pathway were induced to investigate the protective effect of Nrf2 on PFOA-caused testicular damage. Moreover, the expression and activity of Nrf2 and its targeted antioxidant enzyme genes were determined and the expression of apoptosis-related genes and autophagy-related genes was detected to analyze the effects of Nrf2 system on germ cell oxidative stress, apoptosis and autophagy. These studies will reveal the molecular mechanisms of PFOA action and regulatory effects of Nrf2 signaling pathway on PFOA-induced testicular toxicity, and provide a new target for the prevention and treatment of abnormal spermatogenesis and male infertility caused by perfluorinated compounds.
本项目在整体和离体精原细胞培养条件下研究了全氟辛酸(PFOA)对小鼠睾丸生殖细胞毒性损伤的作用,重点探讨了Nrf2为核心的抗氧化防御体系对PFOA引起的生殖细胞损伤的保护作用及其机制。结果表明,PFOA能够增加小鼠睾丸组织和体外培养的精原细胞活性氧(ROS)的生成,降低精原细胞细胞活性,增加细胞膜脂质过氧化产物MDA的产生,降低细胞内抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性。同时,PFOA显著下调了Nrf2及其下游靶基因HO-1、SOD和CAT的表达,并增加了促凋亡蛋白Bax和P53的表达,并降低了抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。此外,PFOA降低了精原细胞线粒体膜电位和ATP的生成。TUNEL染色结果也表明,PFOA诱导了精原细胞凋亡。透射电镜细胞超微结构观察表明,PFOA显著增加了精原细胞内自噬泡的生成。而且PFOA处理显著上调了自噬相关蛋白LC3B-II/LC3B-I表达的比例。以上结果说明PFOA能够通过抑制Nrf2表达,诱导氧化应激、凋亡和自噬,从而导致小鼠睾丸生殖细胞毒性损伤。此外,我们观察了Nrf2信号系统对PFOA引起的生殖细胞损伤的调控作用。结果表明,Nrf2-ARE信号通路的天然激活剂Que显著缓解了PFOA诱导的小鼠睾丸生精细胞氧化损伤。和PFOA处理组相比,Que显著降低了MDA的生成,提高了SOD和CAT的活性,并增加了Nrf2及其下游解毒酶基因HO-1、SOD和CAT的表达。而且,Que显著抑制了PFOA诱导的生殖细胞凋亡。和对照组相比,Que显著降低了生殖细胞Bax和P53表达,并增加了Bcl-2表达。以上结果说明Nrf2-ARE信号通路的激活能够促进Nrf2下游抗氧化酶的表达,降低细胞内ROS产生,抑制睾丸生殖细胞氧化应激和凋亡,从而对PFOA引起的生殖系统毒性损伤起保护作用。我们的研究结果可为预防和治疗全氟化合物导致的精子发生异常供理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Grape seed proanthocyanidin extract protects against perfluorooctanoic acid-induced hepatotoxicity by attenuating inflammatory response, oxidative stress and apoptosis in mice
葡萄籽原花青素提取物通过减轻小鼠炎症反应、氧化应激和细胞凋亡来防止全氟辛酸诱导的肝毒性
DOI:10.1039/c5tx00260e
发表时间:2016-01-01
期刊:TOXICOLOGY RESEARCH
影响因子:2.1
作者:Liu, Wenwen;Xu, Changshui;Zhang, Dalei
通讯作者:Zhang, Dalei
DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125074
发表时间:2020
期刊:Chemosphere
影响因子:8.8
作者:Yangyang Yuan;Xinbao Ding;Yimin Cheng;Hang Kang;Tao Luo;Xiaoning Zhang;Haibin Kuang;Ying Chen;Xuhui Zeng;Dalei Zhang
通讯作者:Dalei Zhang
Exposure to 2,4-dichlorophenoxyacetic acid induces oxidative stress and apoptosis in mouse testis
暴露于 2,4-二氯苯氧基乙酸会诱导小鼠睾丸氧化应激和细胞凋亡
DOI:10.1016/j.pestbp.2016.10.006
发表时间:2017
期刊:Pesticide Biochemistry and Physiology
影响因子:4.7
作者:Zhang Dalei;Wu Yaling;Yuan Yangyang;Liu Wenwen;Kuang Haibin;Yang Jianhua;Yang Bei;Wu Lei;Zou Weiying;Xu Changshui
通讯作者:Xu Changshui
Attenuation of perfluorooctanoic acid-induced testicular oxidative stress and apoptosis by quercetin in mice
槲皮素减轻全氟辛酸诱导的小鼠睾丸氧化应激和细胞凋亡
DOI:10.1039/c7ra09036f
发表时间:2017-09
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Yuan Yangyang;Ge Shuna;Lv Zehui;Wu Mei;Kuang Haibin;Yang Bei;Yang Jianhua;Wu Lei;Zou Weiying;Zhang Dalei
通讯作者:Zhang Dalei
PFOA evokes extracellular Ca2 influx and compromises progesterone-induced response in human sperm
PFOA 会引起细胞外 Ca2 内流并损害人类精子中黄体酮诱导的反应
DOI:10.1016/j.chemosphere.2019.125074
发表时间:2020
期刊:Chemosphere
影响因子:8.8
作者:Yangyang Yuan;Xinbao Ding;Yimin Cheng;Hang Kang;Tao Luo;Xiaoning Zhang;Haibin Kuang;Ying Chen;Xuhui Zeng;Dalei Zhang
通讯作者:Dalei Zhang
基于线粒体应激-铁死亡途径研究纳米塑料对睾丸间质细胞的毒性作用及其机制
  • 批准号:
    82360290
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张大雷
  • 依托单位:
基于CatSper-Ca2+-线粒体轴研究PFASs对精子的毒性作用及其机制
  • 批准号:
    82171606
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张大雷
  • 依托单位:
基于Nrf2信号通路探讨PFOA/PFOS致肝毒性损伤的机制及柚皮苷干预作用的研究
  • 批准号:
    81860112
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张大雷
  • 依托单位:
Nrf2-ARE系统调控环境内分泌干扰物引起的精原细胞毒性损伤的研究
  • 批准号:
    81060056
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    张大雷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金