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DNA甲基化在新生SD大鼠暴露化学物致精子形成障碍中的作用认领

被引量： 4

作者：

李克勇

学位授予单位：

复旦大学

摘要：

在发育过程中,从原始生殖细胞开始到成熟精子的形成中DNA甲基化模式是一个动态变化的过程,为维持正常的生殖功能发挥着重要的作用。DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)活性及基因表达受到干扰会造成DNA甲基化模式异常,导致精子发生障碍;在细胞发育过程中调控细胞凋亡和细胞周期的基因的启动子区领域DNA甲基化状态改变,会导致基因表达变化,影响细胞凋亡过程,亦会影响精子形成。 5-氮杂脱氧胞苷(5-Aza-2-deoxycytidine,5-Aza-CdR)是一种核苷同系物,可以掺入DNA链中,干扰DNA甲基化,造成DNA低甲基化,可引起生殖功能损伤。镉(Cadmium,Cd)和多氯联苯153(Polychlorinated bipeynel,PCB153)均是环境介质中持续存在的污染物,有体外实验报道可诱导DNA甲基化变化,可以造成包括生殖功能在内的多种系统和功能的损伤。新生期睾丸生殖细胞由静止期进入重新分裂期,也是DNA甲基化形成和维持的关键时期,因此,本研究采用新生大鼠暴露5-Aza-CdR、Cd和PCB153模型,通过对整体甲基化、DNMT活性、Dnmts基因表达及P53基因启动子甲基化的检测,来探讨DNA甲基化在新生期化学物暴露致生殖功能损伤中的作用。出生3天(Postnatal Day 3,PND3)的新生大鼠,随机分组,每组24只。分别经口给予5-Aza-CdR(0.025,0.25mg/kg)、PCB 153(0.025,0.25,2.5mg/kg)和Cd(1,2,4mg/kg),暴露5d后处死12只动物,另12只动物继续喂养至12周龄后处死,采集动物肝、脑、睾丸等脏器,进行组织病理学检查及免疫组化分析,以及DNA甲基化检测。 5-Aza-CdR暴露后,PND8动物体重较对照组显著降低,差异有统计学意义(P＜0.05):12周龄处死时动物0.25mg/kg剂量组体重仍较对照组低:PND8和12周龄动物肛殖距和脏器系数暴露组与对照比较差异无统计学意义。组织病理学检查发现PND8睾丸组织出现空泡变性。虽然成年睾丸组织学检查未见明显异常,但5-Aza-CdR暴露使精子生成率降低(P＜0.05)。新生大鼠5-Aza-CdR暴露可以使PND8睾丸组织整体甲基化水平下降,DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMTase)活性下降,Dnmt3b基因表达水平降低;同时5-Aza-CdR暴露可以增加PND8睾丸组织细胞凋亡,P53和Bax基因表达上调,与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05),而Bcl-2基因表达未发生明显改变。5-Aza-CdR暴露可以降低P53启动子区甲基化,与对照组比较差异有显著性(P＜0.05)。 Cd暴露后,PND8中、高剂量组动物体重较对照组差异有统计学意义(P＜0.05),而睾丸病理学检查未见异常。12周龄动物的病理学检查发现,睾丸曲细精管中成熟精子明显减少,细胞层次排列紊乱,管腔中可见成簇脱落的细胞。2,4mg/kg剂量组精子生成率较对照组明显下降(P＜0.05)。新生大鼠Cd暴露,亦可以降低睾丸组织整体甲基化水平,DNMT活性降低,抑制Dnmt3a,Dnmt3b基因表达;与5-Aza-CdR暴露暴露相似,Cd暴露后也导致睾丸组织细胞凋亡增加,与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。但是与5-Aza-CdR暴露不同的是,Cd暴露后对P53、bax、Bcl-2基因表达的改变与对照组比较差异无统计学意义,同时P53启动子区甲基化与对照组比较差异也无统计学意义。 PCB153暴露后,动物体重、脏器系数、肛殖距及组织病理学未发现明显异常,成年期精子生成率在0.25,2.5mg/kg剂量组与对照组差异有统计学差异(P＜0.05)。与前述三种化学物比较PCB153暴露后,PND8睾丸组织整体甲基化、DNMT活性及Dnmts基因表达与对照组比较差异无统计学意义;同时对PND8睾丸组织细胞凋亡、凋亡相关基因P53、Bcl-2表达及P53启动子甲基化均未发生明显改变。由此可见,不同化学物可通过多种途径影响新生期睾丸DNA甲基化和细胞凋亡,进而影响精子发生,具体的作用机制尚需进一步研究。

摘要译文

关键词：

5-脱氧杂氮胞苷; 镉; 多氯联苯153; 精子发生; DNA甲基化; 细胞凋亡; 基因启动子

学位年度：

2009

学位类型：

硕士

学科专业：

劳动卫生与环境卫生学

导师：

吴庆

中图分类号：

R114[卫生毒理学]

学科分类号：

100225[预防医学];100405[卫生毒理学];100406[社会医学与健康教育学]

D O I：

10.7666/d.y1972583