姜黄素对电离辐射致雄性小鼠生殖系统损伤的保护作用及相关机制研究

摘要

随着核能技术的不断探索与开发，电离辐射的应用已经广泛深入到生活中的各个方面。这也不可避免的引起公众对电离辐射对身体健康的潜在不利影响的关注。增殖分化旺盛的细胞对电离辐射的敏感程度比较高，比如男性生殖细胞，其作为电离辐射的敏感细胞之一，较容易受到电离辐射引起的损伤，从而对男性的生育能力造成影响。因此迫切需要探索相关可以增强机体抗电离辐射能力的药物来保护工作环境长期处于电离辐射人群的生殖健康。　　姜黄素是一种从姜黄的根茎中分离出来的酚类化合物，具有抗肿瘤、抗炎症、抗氧化等生物学作用。研究证实氧化应激在电离辐射诱导的生殖系统损伤中发挥了关键作用，但是姜黄素是否能在电离辐射诱导的男性生殖系统损伤过程中发挥保护作用尚未报道。本课题主要探究了姜黄素在电离辐射致男性生殖系统损伤中的防护作用以及可能的作用机制。　　本课题使用BALB/c雄性小鼠作为动物模型，探究姜黄素对电离辐射损伤男性生殖系统的保护作用。实验结果表明不同剂量的单次电离辐射导致了小鼠的生殖系统损伤。与未辐射的正常小鼠相比，经电离辐射处理后的小鼠睾丸重量以及附睾尾部精子的浓度出现显著降低，HE染色显示电离辐射破坏小鼠睾丸组织正常的生理结构;用TUNEL法检测睾丸组织内的凋亡情况，结果发现电离辐射显著增加了睾丸组织内的凋亡。同样在细胞水平上检测了电离辐射对小鼠精母细胞的影响。结果表明电离辐射处理后细胞的活力出现显著下降，细胞凋亡率明显升高。4Gy的单次辐射剂量破坏了精母细胞正常的线粒体膜电位。辐射后小鼠睾丸以及精母细胞内caspase-3的蛋白水平均升高。接着探究是否姜黄素能够减弱电离辐射对生殖系统造成的损伤。口服姜黄素可显著提高辐射后小鼠睾丸附睾尾部精子浓度，降低睾丸组织内生精细胞的凋亡情况。细胞实验同样发现姜黄素预处理可以显著降低电离辐射引起的细胞活力下降以及细胞凋亡，改善线粒体膜电位。上述实验结果表明姜黄素对电离辐射后的生殖系统具有保护作用。4Gy的单次电离辐射破坏了小鼠以及精母细胞的氧化应激系统之间的平衡。电离辐射处理后，小鼠睾丸内SOD、Total GSH表达水平出现显著降低，MDA和ROS水平显著上升。姜黄素预处理可以明显增加SOD、Total GSH的活性，降低MDA和ROS水平。　　在明确姜黄素能够在电离辐射诱导的男性生殖系统损伤过程中发挥保护作用的基础上，进一步探索其发挥保护作用的具体机制。Nrf-2/HO-1信号通路是机体内重要的抗氧化通路，前面的实验结果表明姜黄素预处理可以显著改善小鼠以及细胞内的氧化应激状态。基于这个实验结果，设想Nrf-2/HO-1信号通路参与姜黄素在电离辐射诱导的男性生殖系统损伤的保护过程。实验结果显示姜黄素预处理可以显著增加精母细胞以及小鼠睾丸组织内Nrf2的蛋白水平，促进Nrf2蛋白从胞浆向胞核内的转移。在精母细胞内对Nrf2基因进行干扰后显著降低了姜黄素对精母细胞的保护作用。　　总而言之，本研究首次报道了姜黄素能够在电离辐射诱导的男性生殖系统损伤过程中发挥保护作用。其发挥保护作用的机制可能与通过调控Nrf-2/HO-1抗氧化信号通路维持机体氧化应激状态平衡有关。姜黄素作为祖国传统中草药，其具有副作用小，原料易获取等优点，有可能开发成为一种新的抗辐射损伤防护剂。

目录

声明

摘要

缩略词表

一、前言

二、材料与方法

(一)细胞培养

(二)实验动物与分组

(三)蛋白免疫印迹试验(Western Blot)

(四)细胞活力检测

(五)细胞线粒体膜电位检测

(六)精子计数

(七)细胞免疫荧光

(八)细胞凋亡检测

(九)细胞RNA抽提

(十)RNA反转录

(十一)荧光定量PCR

(十二)siRNA转染干扰

(十三)细胞内ROS水平检测

(十四)组织和细胞内MDA检测

(十五)组织和细胞内总SOD检测

(十六)组织和细胞内总GSH检测

(十七)睾丸组织HE染色

(十八)免疫组化

(十九)睾丸组织生精细胞凋亡实验

(二十)统计分析

三、实验结果

(一)电离辐射暴露引起睾丸损伤及生精细胞凋亡

(二)电离辐射暴露引起GC-2细胞活力下降、凋亡增加、线粒体膜电位降低

(三)姜黄素可以改善电离辐射引起的小鼠睾丸以及GC-2细胞内的氧化应激状态

(四)姜黄素减轻电离辐射引起的小鼠睾丸以及GC-2细胞的损伤

(五)Nrf2/HO-1抗氧化信号通路参与姜黄素的保护过程

四、讨论

参考文献

综述

硕士阶段论文发表情况

致谢