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        PCNA、EGFR在糖尿病雄性SD大鼠睪丸組織的表達(dá)及相關(guān)因素分析

        2010-10-20 06:14:14付建茹鄭少雄
        關(guān)鍵詞:胰島素血糖糖尿病

        孔 艷,付建茹,鄭少雄

        (天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科,天津 300211)

        糖尿?。―M)是一種幾乎影響全身各系統(tǒng)的慢性疾病,也被公認(rèn)為男性性功能障礙的原因之一,可導(dǎo)致生育低下,影響男性患者的生殖功能[1],可多層次地影響精子生成的內(nèi)分泌環(huán)境、精子生成的過(guò)程及損害勃起和射精[2],動(dòng)物模型數(shù)據(jù)表明,糖尿病雄性動(dòng)物的繁殖力是顯著下降的[3-4],精子的質(zhì)量也發(fā)生了損害[4-5]。DM與不育有關(guān)的諸多因素中包括一個(gè)重要的因素——內(nèi)分泌因素[6]。增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)作為一種核內(nèi)多肽,對(duì)細(xì)胞由G1期向S期過(guò)渡起著重要的調(diào)節(jié)作用[7],參與脫氧核糖核酸合成、復(fù)制、切割、修復(fù),已被用來(lái)定量分析睪丸組織生殖細(xì)胞DNA合成,有效反映細(xì)胞增殖活性[8]。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)是一個(gè)由1 186個(gè)氨基酸組成的分子量為170kDa的跨膜糖蛋白,能與EGF等因子結(jié)合,傳遞到細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞核內(nèi),加速核酸和蛋白質(zhì)的合成,促進(jìn)多種細(xì)胞分裂增殖、分化,對(duì)睪丸發(fā)育和精子發(fā)生有重要作用[7]。本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)建立糖尿病模型探討PCNA及EGFR作為兩種影響生殖功能的因子,對(duì)正常及不同病程糖尿病SD大鼠睪丸功能的影響,并觀察睪丸形態(tài),為DM雄性生殖功能障礙的發(fā)病機(jī)制和治療提供一定的理論依據(jù)。

        1 材料和方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 雄性SD大鼠30只,自由飲水進(jìn)食,隨機(jī)分為正常組(A組)10只,予生理鹽水灌胃,實(shí)驗(yàn)組20只,每日給予高脂高糖乳劑灌胃。兩組每日均自由進(jìn)食飼料,6周后實(shí)驗(yàn)組空腹12 h后予小劑量鏈脲佐菌素 (STZ,Sigma公司)按30mg/kg體重尾靜脈注射誘導(dǎo)2型糖尿病模型。而正常對(duì)照組大鼠均予等量無(wú)菌枸櫞酸-枸櫞酸鈉緩沖液尾靜脈注射。以FPG≥16.7mmol/L為診斷糖尿病大鼠的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)組大鼠于第8周造模成功。后繼續(xù)維持高糖高脂飲食,并分為DM 4周組(B組)和DM 8周組(C組)大鼠各10只,分別于4周后、8周后處死。

        1.2 試劑 鼠抗大鼠PCNA,兔抗大鼠EGFR,ABC試劑盒及DAB顯色劑、胰島素放免試劑盒、睪酮測(cè)定試劑盒、血脂4項(xiàng)試劑盒均購(gòu)于天津?yàn)笊锛夹g(shù)有限公司。小劑量STZ購(gòu)自美國(guó)Sigma公司。

        1.3 指標(biāo)測(cè)定 斷尾取血,用羅氏血糖儀測(cè)定血糖值(每次測(cè)血糖前一天晚上禁食,次日晨9時(shí)測(cè)空腹血糖);腹主動(dòng)脈取血離心收集血清置于-70℃冰箱中待測(cè)胰島素、糖化血清蛋白等。放免法檢測(cè)血清胰島素;比色法檢測(cè)血清糖化血清蛋白;化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清睪酮。

        1.4 切片制備 頸脫臼處死后,取雙側(cè)睪丸,稱重,10%甲醛固定24 h后,常規(guī)石蠟包埋,制成連續(xù)5μm的切片,裱于覆有APES的載玻片上。

        1.5 免疫組織化學(xué)染色 切片經(jīng)脫蠟,蒸餾水沖洗,PBS沖洗3min/次,共3次,打孔液浸泡10min,3%H2O2去離子水孵育5~10min,以消除內(nèi)源性過(guò)氧化酶活性,PBS沖洗,熱修復(fù)15min,復(fù)溫至室溫后消化液37℃進(jìn)行消化10min,PBS沖洗3min/次,共3次,山羊血清封閉30min。棄去上層液,務(wù)須沖洗,按常規(guī)ABC染色方法進(jìn)行以下步驟:PCNA一抗?jié)舛葹?∶50,標(biāo)本置濕盒內(nèi)4℃過(guò)夜;然后滴加生物素化二抗(1∶200)37 ℃孵育 30 min;最后滴加辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記鏈酶卵白素(1∶200),37℃孵育30min,DAB顯色后蘇木精復(fù)染,常規(guī)脫水片。每個(gè)標(biāo)本計(jì)數(shù)3張切片,每張切片檢查10個(gè)高倍視野,隨機(jī)選取組織結(jié)構(gòu)保存較好的曲細(xì)精管,計(jì)算免疫反應(yīng)陽(yáng)性細(xì)胞的百分比。EGFR按常規(guī)ABC染色方法進(jìn)行,EGFR一抗?jié)舛葹?∶50,標(biāo)本置濕盒內(nèi)4℃過(guò)夜;然后滴加生物素化二抗(1∶200)37℃孵育30min;最后滴加辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記鏈酶卵白素(1∶200),37℃孵育30min,DAB顯色后蘇木精復(fù)染,常規(guī)脫水片。每個(gè)標(biāo)本計(jì)數(shù)3張切片,每張切片檢查10個(gè)高倍視野,隨機(jī)選取組織結(jié)構(gòu)保存較好的曲細(xì)精管,計(jì)算免疫反應(yīng)陽(yáng)性細(xì)胞的百分比。

        1.6 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件,方差分析、SNK法比較3組間的差異、線性相關(guān)性分析。

        2 結(jié)果

        2.1 3組間的血脂值比較 見(jiàn)表1。

        表1 3組大鼠的血脂水平比較,mmol/L)

        表1 3組大鼠的血脂水平比較,mmol/L)

        與正常組比較*P<0.05;與正常組,糖尿病組內(nèi)比較**P<0.05;糖尿病組內(nèi)比較#P<0.05

        TG 1.198±0.232 1.484±0.286*1.777±0.379**9.021 0.001 n 10 10 10 HDL 0.821±0.178 1.002±0.259 1.333±0.319**10.077 0.001 TC 1.969±0.192 3.209±0.793*3.199±0.803*11.643<0.05組別A組B組C組FP LDL 0.411±0.089 0.536±0.234#0.349±0.067#4.032 0.029 VLDL 0.850±0.103 1.367±0.481*1.089±0.271 6.361 0.005

        2.2 3組間糖化血清蛋白、血糖、胰島素、胰島素抵抗指數(shù)及體重比較 見(jiàn)表2。隨著病程的增加,糖化血清蛋白升高,3組之間比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;糖尿病大鼠空腹血糖水平、胰島素抵抗指數(shù)高于正常組,且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但4周組與8周組大鼠沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;正常組與4周組大鼠空腹胰島素水平差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而8周組大鼠的胰島素水平較正常組及4周組大鼠升高,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;糖尿病大鼠的體重低于正常組,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但4周組與8周組大鼠比較沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        表2 3組大鼠的糖化血清蛋白、血糖、胰島素、胰島素抵抗指數(shù)及體重比較

        表2 3組大鼠的糖化血清蛋白、血糖、胰島素、胰島素抵抗指數(shù)及體重比較

        與正常組比較*P<0.05;與正常組,糖尿病組內(nèi)比較**P<0.05

        n 10 10 10組別A組B組C組FP胰島素(uIU/m l)10.390±2.798 11.890±2.675 14.360±1.952**6.416 0.005胰島素抵抗指數(shù)2.529±0.678 11.937±3.026*14.032±3.658*48.959<0.05血糖(mmol/L)5.500±0.422 22.520±2.089*21.920±4.457*114.646<0.05體重(g)454.800±24.082 301.800±37.676*291.200±31.051*84.839<0.05糖化血清蛋白(mmol/L)73.240±9.204 123.360±14.806**151.22±10.000**115.974<0.05

        2.3 3組間睪丸重量、PCNA、EGFR及睪酮比較 見(jiàn)表3。隨著病程的增加,糖尿病組睪丸重量、睪丸組織PCNA、EGFR免疫陽(yáng)性細(xì)胞百分率值、血清睪酮較正常組下降,且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而4周組與8周組大鼠之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但PCNA、EGFR與血糖的變化趨勢(shì)是相反的,PCNA與血糖之間的相關(guān)系數(shù)是r=-0.665,EGFR與血糖之間的相關(guān)系數(shù)是r=-0.540,兩者與血糖均呈負(fù)相關(guān)。PCNA、EGFR與睪丸重量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r=0.496(P=0.009),r=0.454(P=0.012)。PCNA 與血清睪酮水平呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 r=0.538(P=0.002),EGFR與血清睪酮水平無(wú)相關(guān)性(P=0.086),PCNA及EGFR在睪丸組織中表達(dá)分別見(jiàn)圖1、2。

        表3 3組大鼠睪丸重量、睪酮、PCNA及EGFR免疫陽(yáng)性細(xì)胞百分率比較

        表3 3組大鼠睪丸重量、睪酮、PCNA及EGFR免疫陽(yáng)性細(xì)胞百分率比較

        與正常組比較*P<0.05

        n 10 10 10組別A組B組C組FP睪丸重量(g)3.350±0.207 2.790±0.536*3.000±0.205*6.443 0.005 EGFR(%)0.283±0.037 0.245±0.028*0.225±0.026*9.408 0.001 PCNA(%)0.268±0.0 27 0.229±0.027*0.212±0.017*14.258<0.05睪酮(ng/ml)2.934±2.218 0.153±0.048*0.481±0.152*11.801<0.05

        免疫陽(yáng)性產(chǎn)物位于細(xì)胞核,陽(yáng)性顆粒為淺黃色至棕黃色,通常呈顆粒狀,小部分呈彌散狀。免疫陽(yáng)性細(xì)胞包括精原細(xì)胞和初級(jí)精母細(xì)胞,少數(shù)支持細(xì)胞也有著色。免疫組化示糖尿病組較正常組棕黃色較深;8周組較4周組大鼠睪丸組織PCNA表達(dá)率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,顏色幾乎相當(dāng)。

        正常和糖尿病大鼠睪丸精母細(xì)胞、精子細(xì)胞、支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞均呈陽(yáng)性反應(yīng),且免疫陽(yáng)性產(chǎn)物呈細(xì)顆粒狀,彌散分布于細(xì)胞漿或包膜下,部分在細(xì)胞核上也有分布,但間質(zhì)細(xì)胞免疫陽(yáng)性較其他細(xì)胞為弱。免疫組化示糖尿病組較正常組棕黃色較深;但8周組大鼠較4周組大鼠無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,顏色相差不是很大。

        3 討論

        DM患者常有睪丸功能異常,特別是血中游離睪酮水平降低,雌二醇水平反而升高,而且隨著病程的延長(zhǎng)而加重,內(nèi)分泌功能的異常是常見(jiàn)可治的性功能障礙或生殖功能障礙的發(fā)病原因之一[6]。糖尿病對(duì)睪丸組織PCNA表達(dá)起負(fù)相作用,而且隨糖尿病病程進(jìn)展即血糖升高,PCNA表達(dá)呈明顯下降趨勢(shì),說(shuō)明糖尿病可以損傷睪丸功能[7]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明糖尿病4周及8周組大鼠睪丸組織的PCNA表達(dá)的陽(yáng)性率顯著低于正常組,且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,糖尿病4周組和8周組間PCNA的表達(dá)陽(yáng)性率雖然沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,但是睪丸組織中PCNA的變化與血糖是呈負(fù)相關(guān)的。生長(zhǎng)因子如EGF、TGF-α,下丘腦、腺垂體或激素受體異常也可能是男性功能障礙的原因之一,糖尿病神經(jīng)病變所致的男性功能障礙更為常見(jiàn)[9]。部分男性不育患者體內(nèi)激素水平之所以正常,是由于大量的調(diào)節(jié)因子如生長(zhǎng)因子對(duì)維持正常生殖能力發(fā)揮了重要的作用,因此局部生長(zhǎng)因子不適當(dāng)?shù)暮铣珊歪尫旁诤艽蟪潭壬嫌绊懩行孕韵俚淖苑置诤?或旁分泌途徑,進(jìn)而可能導(dǎo)致睪丸功能障礙[10]。

        PCNA在睪丸生精細(xì)胞胞核內(nèi)表達(dá),且主要見(jiàn)于精原細(xì)胞和精母細(xì)胞,精子細(xì)胞少見(jiàn)。它既促進(jìn)精原細(xì)胞的有絲分裂,又促進(jìn)精母細(xì)胞的減數(shù)分裂,從而加速精子的生成。睪丸內(nèi)細(xì)胞增殖對(duì)補(bǔ)充足夠的生精細(xì)胞和體細(xì)胞、維持正常成年人生精是非常重要的[11]。在糖尿病對(duì)精子影響研究中發(fā)現(xiàn)DM大鼠的睪丸直徑、平均曲細(xì)精管直徑及PCNA指數(shù)明顯下降,病理學(xué)顯示糖尿病大鼠睪丸組織生殖細(xì)胞塌陷和彌漫缺乏[9]。Seethalakshmi等[12]研究顯示糖尿病大鼠睪丸重量顯著下降。另有報(bào)道,與正常人相比,糖尿病患者的血漿睪酮水平是降低的[13]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示糖尿病組睪丸重量、血清睪酮水平較正常組下降,有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,4周組較8周組大鼠比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但PCNA與睪丸重量及睪酮水平具有正相關(guān)性。D’Andrea等[14]應(yīng)用免疫病理法檢測(cè)暴露在有毒物質(zhì)環(huán)境中大鼠睪丸組織的PCNA PI(增值指數(shù)),發(fā)現(xiàn)它能敏感、可靠、早期評(píng)估與大鼠睪丸增生程度有關(guān)的毒性作用。臨床研究顯示正常人睪丸的PCNA PI平均值約86.5%,而不育患者即生殖細(xì)胞無(wú)精子產(chǎn)生,PI為0[15]。因?yàn)镻CNA與精子密度密切相關(guān),其合成減少可能是患者精子發(fā)生紊亂的原因,因此它是檢測(cè)不育患者生殖細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的有用的分子標(biāo)記,并可作為患者臨床治療前后的監(jiān)測(cè)指標(biāo)[16]。

        EGFR作為T(mén)GF-α和EGF的一種雙重受體,能促進(jìn)睪丸細(xì)胞增殖,維持正常睪丸大小。此外生長(zhǎng)刺激激素,如卵泡刺激素和睪酮調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α和EGFR表達(dá)[17]。生精過(guò)程中,EGF與EGFR結(jié)合影響靶細(xì)胞——Sertoli和Leydig細(xì)胞的功能,從而改變雄激素的合成或其他因子的分泌,或通過(guò)旁分泌方式調(diào)節(jié)管周肌樣細(xì)胞與生殖細(xì)胞相互作用。EGF可抑制Sertoli細(xì)胞中芳香化酶將睪酮轉(zhuǎn)化為雌二醇,維持局部高濃度的睪酮[18];EGF可影響Leydig細(xì)胞分泌睪酮的能力,能提高線粒體中細(xì)胞色素P450對(duì)膽固醇底物的利用,增加3β2羥甾脫氫酶的活性,顯著促使Δ52孕烯醇酮轉(zhuǎn)化為孕酮,促進(jìn)睪酮合成[19]。EGFR對(duì)精子生成、睪丸支持細(xì)胞和管周細(xì)胞之間相互作用有重要影響,并影響精子細(xì)胞生殖力、胚胎質(zhì)量和懷孕[20]。EGFR還可通過(guò)改變直接刺激因子的基因表達(dá),間接激發(fā)精原細(xì)胞增殖,也可以作為額外的內(nèi)分泌因子,與內(nèi)分泌因素如卵泡刺激素共同來(lái)調(diào)節(jié)精原細(xì)胞增殖;與EGFR相關(guān)的受體有ErbB1、ErbB2、ErbB4等,細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路有MAPK級(jí)聯(lián)和PI3K級(jí)聯(lián)途徑[21]。羊駝EGF和EGFR細(xì)胞特異性表達(dá)在發(fā)育中和青春期后睪丸組織,這種特定時(shí)期的表達(dá)顯示出其在睪丸發(fā)育和功能調(diào)節(jié)方面具有重要的作用[22]。大鼠EGFR基因的剔除已經(jīng)證明睪丸的發(fā)育發(fā)生了改變[23]。有推斷EGFR的減少使EGF與受體結(jié)合減少,第二信使cAMP和第三信使c-Fos均減少,以致核轉(zhuǎn)錄和核基因PCNA的表達(dá)減弱[24]。

        本項(xiàng)研究受實(shí)驗(yàn)設(shè)施、SD大鼠例數(shù)等實(shí)驗(yàn)條件的限制及溫度、濕度等環(huán)境因素影響,沒(méi)有觀察到4周與8周組間大鼠睪丸PCNA及EGFR表達(dá)的差別。從文獻(xiàn)報(bào)道[25]推測(cè)是由于一種抗氧化蛋白-金屬硫蛋白Metallothionein(MT)的過(guò)表達(dá)能夠保護(hù)B細(xì)胞的DNA免受損傷,影響DM大鼠成??赡軐?dǎo)致DM病程組4周和8周大鼠的血糖、胰島素水平?jīng)]有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但我們?nèi)匀豢傻贸鼋Y(jié)論:PCNA及EGFR在糖尿病大鼠睪丸表達(dá)減少,在一定程度上影響了睪丸生精和睪酮分泌,并使睪丸重量下降,并且隨糖尿病病情的加重而惡化,導(dǎo)致不同程度的生殖系統(tǒng)功能障礙。

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