Sự Tiếp Xúc Đồng Mãn Tính Gây Giảm Sản Xuất Tinh Trùng ở Chuột Bằng Cách Tăng Cường Tử Vong Tế Bào Mà Không Ảnh Hưởng Đến Tiết Testosterone

Biological Trace Element Research - Tập 195 Số 2 - Trang 472-480 - 2020
Chen, Hanming1, Kang, Zhenlong1, Qiao, Na1, Liu, Gaoyang1, Huang, Kebin1, Wang, Xi1, Pang, Congying1, Zeng, Qiwen1, Tang, Zhaoxin1, Li, Ying1
1College of Veterinary Medicine, South China Agricultural University, Guangzhou, China

Tóm tắt

Sự tiếp xúc đồng mãn tính đã làm suy giảm quá trình sinh tinh ở chuột đực trưởng thành. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định xem sự tiếp xúc đồng mãn tính có thể gây ra hiện tượng apoptosis của tế bào tinh hoàn và giảm sản xuất tinh trùng thông qua việc ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp testosterone ở chuột đực trưởng thành hay không. Trong nghiên cứu này, sáu mươi con chuột đực CD-1 đã được chia ngẫu nhiên thành bốn nhóm và được cho uống đồng sulfate liên tục trong 8 tuần với liều 0, 25, 100 và 150 mg/kg/ngày, tương ứng. Chúng tôi đã xác định lượng đồng trong huyết thanh và tinh hoàn, hệ số tinh hoàn, mô học tinh hoàn, số lượng và khả năng vận động của tinh trùng, mức độ mRNA và protein của Caspase-3, Bax, và Bcl-2, số lượng tế bào Leydig, lượng testosterone, enzyme tổng hợp testosterone, và các gen liên quan đến tổng hợp testosterone. Kết quả cho thấy rằng nồng độ đồng trong huyết thanh tăng theo liều lượng, và nồng độ đồng trong tinh hoàn có mối liên hệ đáng kể với nồng độ đồng trong huyết thanh. Những con chuột đực được cho đồng sulfate ở nhóm liều 100 và 150 mg/kg cho thấy khả năng vận động và số lượng tinh trùng giảm đáng kể cũng như tăng mức độ tổn thương tinh hoàn, và không có sự thay đổi đáng kể nào về hệ số tinh hoàn ở bốn nhóm này. Mức độ mRNA của Bcl-2 giảm và Caspase-3 tăng ở nhóm liều 150 mg/kg, trong khi mức độ Bax tăng ở hai nhóm liều cao hơn. Đồng thời, protein Caspase-3 và Bax tăng ở nhóm liều 150 mg/kg, và protein Bcl-2 giảm ở ba nhóm điều trị đồng. Tuy nhiên, không có sự khác biệt về mức độ testosterone và enzyme tổng hợp testosterone của 3β-HSD, 17β-HSD, 17α-Hyd, và 20α-Hyd, mức độ mRNA của Cyp11a1, Cyp17a1, và Star, và lượng tế bào Leydig ở bốn nhóm. Tóm lại, dữ liệu này cho thấy rằng sự tiếp xúc đồng mãn tính dẫn đến sự tích tụ đồng trong tinh hoàn, và liều lượng 100 và 150 mg/kg/ngày đồng sulfate có thể gây ra giảm sản xuất tinh trùng bằng cách tăng apoptosis mà không ảnh hưởng đến sự tiết testosterone.

Từ khóa

#đồng #sinh tinh #apoptosis #testosterone #chuột #sinh lý học sinh sản

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=Arch Toxicol; citation_title=Copper: toxicological relevance and mechanisms; citation_author=LM Gaetke, HS Chow-Johnson, CK Chow; citation_volume=88; citation_issue=11; citation_publication_date=2014; citation_pages=1929-1938; citation_doi=10.1007/s00204-014-1355-y; citation_id=CR1 citation_journal_title=Cell Mol Life Sci Cmls; citation_title=Type-2 copper-containing enzymes; citation_author=IS Macpherson, MEP Murphy; citation_volume=64; citation_issue=22; citation_publication_date=2007; citation_pages=2887-2899; citation_doi=10.1007/s00018-007-7310-9; citation_id=CR2 citation_journal_title=Met Ions Life Sci; citation_title=Copper: effects of deficiency and overload; citation_author=I Scheiber, R Dringen, JF Mercer; citation_volume=13; citation_publication_date=2013; citation_pages=359-387; citation_doi=10.1007/978-94-007-7500-8_11; citation_id=CR3 Wu H, Yang F, Li H, Li Q, Zhang F, Ba Y, Cui L, Sun L, Lv T, Wang N, Zhu J (2019) Heavy metal pollution and health risk assessment of agricultural soil near a smelter in an industrial city in China. International journal of environmental health research:1–13. https://doi.org/10.1080/09603123.2019.1584666 citation_journal_title=J Health Pollut; citation_title=Review of the spatial distribution, source and extent of heavy metal pollution of soil in China: impacts and mitigation approaches; citation_author=TH Sodango, X Li, J Sha, Z Bao; citation_volume=8; citation_issue=17; citation_publication_date=2018; citation_pages=53-70; citation_doi=10.5696/2156-9614-8.17.53; citation_id=CR5 WHO (2017) Guidelines for drinking-water quality, 4th edition, incorporating the 1st addendum. World Health Organization:341 citation_journal_title=PLoS One; citation_title=Comparison of the effect of dietary copper nanoparticles and one copper (II) salt on the copper biodistribution and gastrointestinal and hepatic morphology and function in a rat model; citation_author=E Cholewinska, K Ognik, B Fotschki, Z Zdunczyk, J Juskiewicz; citation_volume=13; citation_issue=5; citation_publication_date=2018; citation_pages=e0197083; citation_doi=10.1371/journal.pone.0197083; citation_id=CR7 citation_journal_title=J Occup Environ Hyg; citation_title=Elemental properties of copper slag and measured airborne exposures at a copper slag processing facility; citation_author=C Mugford, JL Gibbs, R Boylstein; citation_volume=14; citation_issue=8; citation_publication_date=2017; citation_pages=D120-D129; citation_doi=10.1080/15459624.2017.1316388; citation_id=CR8 citation_journal_title=Food Chem Toxicol; citation_title=Factors determining percutaneous metal absorption; citation_author=JJ Hostynek; citation_volume=41; citation_issue=3; citation_publication_date=2003; citation_pages=327-345; citation_doi=10.1016/S0278-6915(02)00257-0; citation_id=CR9 citation_journal_title=Ecotoxicology (London, England); citation_title=Effect of copper exposure on reproductive ability in the bank vole (Myodes glareolus); citation_author=MS Agata, M Kruczek, K Joanna; citation_volume=23; citation_issue=8; citation_publication_date=2014; citation_pages=1546-1554; citation_doi=10.1007/s10646-014-1295-6; citation_id=CR10 citation_journal_title=Physiol Res; citation_title=Copper-induced changes in reproductive functions: in vivo and in vitro effects; citation_author=S Roychoudhury, S Nath, P Massanyi, R Stawarz, M Kacaniova, A Kolesarova; citation_volume=65; citation_issue=1; citation_publication_date=2016; citation_pages=11-22; citation_doi=10.33549/physiolres.933063; citation_id=CR11 citation_journal_title=CA Cancer J Clin; citation_title=Targeting apoptosis pathways in cancer therapy; citation_author=IM Ghobrial, TE Witzig, AA Adjei; citation_volume=55; citation_issue=3; citation_publication_date=2005; citation_pages=178-194; citation_doi=10.3322/canjclin.55.3.178; citation_id=CR12 citation_journal_title=Anticancer Res; citation_title=Fluoride induces apoptosis in mammalian cells: in vitro and in vivo studies; citation_author=DA Ribeiro, CM Cardoso, VQ Yujra, M DEBV, O Aguiar, LP Pisani, O CTF; citation_volume=37; citation_issue=9; citation_publication_date=2017; citation_pages=4767-4777; citation_doi=10.21873/anticanres.11883; citation_id=CR13 citation_journal_title=Toxicol Pathol; citation_title=Apoptosis: a review of programmed cell death; citation_author=S Elmore; citation_volume=35; citation_issue=4; citation_publication_date=2007; citation_pages=495-516; citation_doi=10.1080/01926230701320337; citation_id=CR14 citation_journal_title=Int J Nanomedicine; citation_title=Copper nanoparticle-induced ovarian injury, follicular atresia, apoptosis, and gene expression alterations in female rats; citation_author=J Yang, S Hu, M Rao, L Hu, H Lei, Y Wu, Y Wang, D Ke, W Xia, CH Zhu; citation_volume=12; citation_publication_date=2017; citation_pages=5959-5971; citation_doi=10.2147/ijn.S139215; citation_id=CR15 citation_journal_title=Biol Trace Elem Res; citation_title=Effects of copper on hemocyte apoptosis, ROS production, and gene expression in white shrimp Litopenaeus vannamei; citation_author=H Guo, K Li, W Wang, C Wang, Y Shen; citation_volume=179; citation_issue=2; citation_publication_date=2017; citation_pages=318-326; citation_doi=10.1007/s12011-017-0974-6; citation_id=CR16 citation_journal_title=Aqua Toxicol (Amsterdam, Netherlands); citation_title=Oxidative damage induced by copper in testis of the red swamp crayfish Procambarus clarkii and its underlying mechanisms; citation_author=D Zhao, X Zhang, X Li, S Ru, Y Wang, J Yin, D Liu; citation_volume=207; citation_publication_date=2019; citation_pages=120-131; citation_doi=10.1016/j.aquatox.2018.12.006; citation_id=CR17 citation_journal_title=Syst Biol Reprod Med; citation_title=Copper metabolism disorders affect testes structure and gamete quality in male mice; citation_author=M Kowal, M Lenartowicz, A Pecio, A Golas, T Blaszkiewicz, J Styrna; citation_volume=56; citation_issue=6; citation_publication_date=2010; citation_pages=431-444; citation_doi=10.3109/19396361003734624; citation_id=CR18 citation_journal_title=Spermatogenesis; citation_title=Testosterone signaling and the regulation of spermatogenesis; citation_author=WH Walker; citation_volume=1; citation_issue=2; citation_publication_date=2011; citation_pages=116-120; citation_doi=10.4161/spmg.1.2.16956; citation_id=CR19 citation_journal_title=Stem Cells Dev; citation_title=Directed mouse embryonic stem cells into leydig-like cells rescue testosterone-deficient male rats in vivo; citation_author=Y Yang, Z Su, W Xu, J Luo, R Liang, Q Xiang, Q Zhang, RS Ge, Y Huang; citation_volume=24; citation_issue=4; citation_publication_date=2015; citation_pages=459-470; citation_doi=10.1089/scd.2014.0370; citation_id=CR20 citation_journal_title=Toxicol Lett; citation_title=ROS generation and MAPKs activation contribute to the Ni-induced testosterone synthesis disturbance in rat Leydig cells; citation_author=A Han, L Zou, X Gan, Y Li, F Liu, X Chang, X Zhang, M Tian, S Li, L Su, Y Sun; citation_volume=290; citation_publication_date=2018; citation_pages=36-45; citation_doi=10.1016/j.toxlet.2018.03.016; citation_id=CR21 citation_journal_title=Reprod Toxicol (Elmsford, NY); citation_title=Associations of urinary metal concentrations and circulating testosterone in Chinese men; citation_author=Q Zeng, B Zhou, W Feng, YX Wang, AL Liu, J Yue, YF Li, WQ Lu; citation_volume=41; citation_publication_date=2013; citation_pages=109-114; citation_doi=10.1016/j.reprotox.2013.06.062; citation_id=CR22 citation_journal_title=Biol Trace Elem Res; citation_title=Anti-apoptotic and anti-oxidant effects of caffeic acid phenethyl ester on cadmium-induced testicular toxicity in rats; citation_author=M Erboga, M Kanter, C Aktas, Y Bozdemir Donmez, Z Fidanol Erboga, E Aktas, A Gurel; citation_volume=171; citation_issue=1; citation_publication_date=2016; citation_pages=176-184; citation_doi=10.1007/s12011-015-0509-y; citation_id=CR23 citation_journal_title=Biol Trace Elem Res; citation_title=Correlation between serum testosterone level and concentrations of copper and zinc in hair tissue; citation_author=CS Chang, JB Choi, HJ Kim, SB Park; citation_volume=144; citation_issue=1–3; citation_publication_date=2011; citation_pages=264-271; citation_doi=10.1007/s12011-011-9085-y; citation_id=CR24 citation_journal_title=Kathmandu Univ Med J (KUMJ); citation_title=Dose-dependent effect of copper chloride on male reproductive function in immature rats; citation_author=A Chattopadhyay, M Sarkar, NM Biswas; citation_volume=3; citation_issue=4; citation_publication_date=2005; citation_pages=392-400; citation_id=CR25 citation_journal_title=Spermatogenesis; citation_title=Endocrine control of spermatogenesis: role of FSH and LH/ testosterone; citation_author=S Ramaswamy, GF Weinbauer; citation_volume=4; citation_issue=2; citation_publication_date=2015; citation_pages=e996025-e996025; citation_doi=10.1080/21565562.2014.996025; citation_id=CR26 citation_journal_title=Am J Clin Nutr; citation_title=The effect of oral copper loading and portasystemic shunting on the distribution of copper in the liver, brain, kidney, and cornea of the rat; citation_author=O Epstein, R Spisni, S Parbhoo, B Woods, T Dormandy; citation_volume=35; citation_issue=3; citation_publication_date=1982; citation_pages=551-555; citation_doi=10.1093/ajcn/35.3.551; citation_id=CR27 citation_journal_title=Fundam Appl Toxicol; citation_title=Subchronic toxicity of cupric sulfate administered in drinking water and feed to rats and mice; citation_author=CD Hebert, MR Elwell, GS Travlos, CJ Fitz, JR Bucher; citation_volume=21; citation_issue=4; citation_publication_date=1993; citation_pages=461-475; citation_doi=10.1006/faat.1993.1122; citation_id=CR28 citation_journal_title=J Andrologia; citation_title=Evaluation of epididymal sperm quality following experimentally induced copper poisoning in male rats; citation_author=E Sakhaee, L Emadi, J Abshenas, R Kheirandish, O Azari, E Amiri; citation_volume=44; citation_issue=s1; citation_publication_date=2012; citation_pages=110-116; citation_doi=10.1111/j.1439-0272.2010.01147.x; citation_id=CR29 citation_journal_title=Sci Rep; citation_title=Integrated proteomics and metabolomics analysis of rat testis: mechanism of arsenic-induced male reproductive toxicity; citation_author=Q Huang, L Luo, A Alamdar, J Zhang, L Liu, M Tian, SA Eqani, H Shen; citation_volume=6; citation_publication_date=2016; citation_pages=32518; citation_doi=10.1038/srep32518; citation_id=CR30 citation_journal_title=Syst Biol Reprod Med; citation_title=Expression patterns and changes of the LCN2 gene in the testes of induced cryptorchidism and busulfan-treated mice; citation_author=Z Kang, N Qiao, Z Tan, Z Tang, Y Li; citation_volume=63; citation_issue=6; citation_publication_date=2017; citation_pages=364-369; citation_doi=10.1080/19396368.2017.1355416; citation_id=CR31 citation_journal_title=Ecotoxicology (London, England); citation_title=Effect of copper exposure on reproductive ability in the bank vole (Myodes glareolus); citation_author=A Miska-Schramm, M Kruczek, J Kapusta; citation_volume=23; citation_issue=8; citation_publication_date=2014; citation_pages=1546-1554; citation_doi=10.1007/s10646-014-1295-6; citation_id=CR32 citation_journal_title=J Endocrinol; citation_title=Hormonal regulation of male germ cell development; citation_author=SM Ruwanpura, RI McLachlan, SJ Meachem; citation_volume=205; citation_issue=2; citation_publication_date=2010; citation_pages=117-131; citation_doi=10.1677/joe-10-0025; citation_id=CR33 citation_journal_title=Compr Physiol; citation_title=Intersection of Iron and copper metabolism in the mammalian intestine and liver; citation_author=C Doguer, J-H Ha, JF Collins; citation_volume=8; citation_issue=4; citation_publication_date=2018; citation_pages=1433-1461; citation_doi=10.1002/cphy.c170045; citation_id=CR34 citation_journal_title=Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol; citation_title=Consumption of a high-iron diet disrupts homeostatic regulation of intestinal copper absorption in adolescent mice; citation_author=J-H Ha, C Doguer, JF Collins; citation_volume=313; citation_issue=4; citation_publication_date=2017; citation_pages=G535-G360; citation_doi=10.1152/ajpgi.00169.2017; citation_id=CR35 citation_journal_title=Proc Natl Acad Sci U S A; citation_title=The copper transporter CTR1 provides an essential function in mammalian embryonic development; citation_author=YM Kuo, B Zhou, D Cosco, J Gitschier; citation_volume=98; citation_issue=12; citation_publication_date=2001; citation_pages=6836-6841; citation_doi=10.1073/pnas.111057298; citation_id=CR36 citation_journal_title=J Nutr; citation_title=Copper transport protein (Ctr1) levels in mice are tissue specific and dependent on copper status; citation_author=YM Kuo, AA Gybina, JW Pyatskowit, J Gitschier, JR Prohaska; citation_volume=136; citation_issue=1; citation_publication_date=2006; citation_pages=21-26; citation_doi=10.1093/jn/136.1.21; citation_id=CR37 citation_journal_title=Proc Natl Acad Sci U S A; citation_title=Essential role for mammalian copper transporter Ctr1 in copper homeostasis and embryonic development; citation_author=J Lee, JR Prohaska, DJ Thiele; citation_volume=98; citation_issue=12; citation_publication_date=2001; citation_pages=6842-6847; citation_doi=10.1073/pnas.111058698; citation_id=CR38 citation_journal_title=Biol Trace Elem Res; citation_title=Copper-induced spermatozoa head malformation is related to oxidative damage to testes in CD-1 mice; citation_author=ZW Zhang, G Zhi, N Qiao, ZL Kang, ZL Chen, LM Hu, ZM Yang, Y Li; citation_volume=173; citation_issue=2; citation_publication_date=2016; citation_pages=427-432; citation_doi=10.1007/s12011-016-0675-6; citation_id=CR39 citation_journal_title=Chem Biol Interact; citation_title=Ameliorative potential of alpha-tocopherol against flubendiamide and copper-induced testicular-insult in Wistar rats; citation_author=R Mandil, A Rahal, A Prakash, SK Garg, NK Gangwar, DK Swain; citation_volume=260; citation_publication_date=2016; citation_pages=91-101; citation_doi=10.1016/j.cbi.2016.11.004; citation_id=CR40 citation_journal_title=Metallomics; citation_title=Oxidative damage to rat brain in iron and copper overloads; citation_author=R Musacco-Sebio, N Ferrarotti, C Saporito-Magrina, J Semprine, J Fuda, H Torti, A Boveris, MG Repetto; citation_volume=6; citation_issue=8; citation_publication_date=2014; citation_pages=1410-1416; citation_doi=10.1039/c3mt00378g; citation_id=CR41 citation_journal_title=Arch Toxicol; citation_title=Oxidative stress: the mitochondria-dependent and mitochondria-independent pathways of apoptosis; citation_author=K Sinha, J Das, PB Pal, PC Sil; citation_volume=87; citation_issue=7; citation_publication_date=2013; citation_pages=1157-1180; citation_doi=10.1007/s00204-013-1034-4; citation_id=CR42 citation_journal_title=J Agric Food Chem; citation_title=Atrazine triggers mitochondrial dysfunction and oxidative stress in quail (Coturnix C. coturnix) cerebrum via activating xenobiotic-sensing nuclear receptors and modulating cytochrome P450 systems; citation_author=J Lin, H-S Zhao, L Qin, X-N Li, C Zhang, J Xia, J-L Li; citation_volume=66; citation_issue=25; citation_publication_date=2018; citation_pages=6402-6413; citation_doi=10.1021/acs.jafc.8b01413; citation_id=CR43 citation_journal_title=Nat Rev Cancer; citation_title=The Bcl2 family: regulators of the cellular life-or-death switch; citation_author=S Cory, JM Adams; citation_volume=2; citation_issue=9; citation_publication_date=2002; citation_pages=647-656; citation_doi=10.1038/nrc883; citation_id=CR44 citation_journal_title=Environ Toxicol Pharmacol; citation_title=Reduced testosterone and Ddx3y expression caused by long-term exposure to arsenic and its effect on spermatogenesis in mice; citation_author=Q Zeng, H Yi, L Huang, Q An, H Wang; citation_volume=63; citation_publication_date=2018; citation_pages=84-91; citation_doi=10.1016/j.etap.2018.08.012; citation_id=CR45 citation_journal_title=Endocr Rev; citation_title=Overview of steroidogenic enzymes in the pathway from cholesterol to active steroid hormones; citation_author=AH Payne, DB Hales; citation_volume=25; citation_issue=6; citation_publication_date=2004; citation_pages=947-970; citation_doi=10.1210/er.2003-0030; citation_id=CR46 citation_journal_title=J Sex Med; citation_title=Formaldehyde inhibits sexual behavior and expression of steroidogenic enzymes in the testes of mice; citation_author=ZJ Zang, YQ Fang, SY Ji, Y Gao, YQ Zhu, TT Xia, MH Jiang, YN Zhang; citation_volume=14; citation_issue=11; citation_publication_date=2017; citation_pages=1297-1306; citation_doi=10.1016/j.jsxm.2017.09.001; citation_id=CR47 citation_journal_title=Toxicol Sci; citation_title=Quantitative changes in gene expression in fetal rat testes following exposure to di(n-butyl) phthalate; citation_author=NJ Barlow, SL Phillips, DG Wallace, M Sar, KW Gaido, PM Foster; citation_volume=73; citation_issue=2; citation_publication_date=2003; citation_pages=431-441; citation_doi=10.1093/toxsci/kfg087; citation_id=CR48 citation_journal_title=Environ Sci Pollut Res Int; citation_title=Testicular toxicity and sperm quality following copper exposure in Wistar albino rats: ameliorative potentials of L-carnitine; citation_author=M Khushboo, MK Murthy, MS Devi, S Sanjeev, KS Ibrahim, NS Kumar, VK Roy, G Gurusubramanian; citation_volume=25; citation_issue=2; citation_publication_date=2018; citation_pages=1837-1862; citation_doi=10.1007/s11356-017-0624-8; citation_id=CR49