砷对小鼠Y染色体Sxrb区Ddx3y基因表达的影响

摘要

背景：砷是地球环境毒物中的主要物质之一，具有较强的雄性生殖毒性，流行病学和实验动物研究均表明长期接触砷可影响精子的形成和发育，损害生殖功能。然而，砷对雄性生殖系统毒作用的机制并不十分清楚，尤其砷介导Y染色体精子发生、发育相关基因而影响雄性生殖系统功能的研究尚未见报道。
　　 目的：通过观察亚慢性砷暴露对小鼠精子发生、发育的毒作用以及对睾丸、附睾组织Ddx3y基因mRNA及蛋白表达的影响，探讨其内在联系，为阐明砷的雄性生殖毒作用机制提供新的靶标依据。
　　 方法：SPF级雄性小鼠48只，按体重将小鼠随机分为对照组、1 mg/kg、2 mg/kg和4 mg/kg As2O3处理组，每组12只。通过自然饮用含不同浓度As2O3双蒸水的方式使小鼠染砷(对照组仅饮用双蒸水)。连续染毒60天，每组3只小鼠进行灌流后取睾丸和附睾组织置4％中性甲醛溶液中固定。每组9只小鼠称重后颈椎脱臼处死，取出睾丸和附睾组织称重。其中5只小鼠的单侧附睾被迅速分离做精子涂片后镜检观察小鼠精子活动度及形态。其余组织迅速置液氮冷冻并于-80℃冰箱中保存。用Real-Time PCR技术检测Ddx3y基因的mRNA表达，用Western blotting和免疫组化方法检测Ddx3y蛋白的表达及组织内分布情况。
　　 结果：与对照组比较，染砷组小鼠睾丸组织生精上皮第Ⅶ阶段各级细胞数量减少，睾丸和附睾脏器系数、精子活动度降低，精子畸形率增加。Real-Time PCR检测结果显示，染砷组小鼠睾丸、附睾中Ddx3y基因表达显著低于对照组，且有剂量反应关系。Western blotting检测结果显示，染砷组的睾丸和附睾中的Ddx3y蛋白表达降低，以4 mg/kg剂量组差异显著，且呈剂量反应关系。免疫组化观察可见，对照组和实验组Ddx3y蛋白在睾丸生精上皮各个阶段均有分布，尤其主要分布在生精周期的精原细胞和初级精母细胞中，染砷组睾丸的Ddx3y蛋白免疫反应强度低于对照组，以4 mg/kg剂量组差异最明显，各组支持细胞中未见此蛋白表达；附睾中可见Ddx3y蛋白主要分布在基细胞胞浆中，染砷后附睾组织基细胞胞浆中Ddx3y蛋白反应强度减弱。
　　 结论：亚慢性三氧化二砷暴露可影响雄性小鼠各级生精细胞数量和睾丸和附睾脏器重量，影响精子发育形态和活力；下调睾丸、附睾组织中Y染色体基因Ddx3y表达，使Ddx3y蛋白在组织中，特别是在睾丸生精上皮初级阶段细胞和附睾基细胞中的表达显著降低，因此，Ddx3y很可能是砷的雄性生殖毒性作用的重要靶基因，与其毒作用机制密切相关。