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目的: Y染色AZF(azoospermia factor)区微缺失,是男性生精功能障碍的重要原因,也是男性不育研究的热点。CDY(chromo-domain Y)基因位于AZFc区,人类CDY的大鼠同源物为Cdyl基因。已知CDY(L)蛋白在体外表现出转录抑制与组蛋白乙酰基转移酶(HAT)活性,但其在精子发生中的功能不明。在人类CtBP转录共抑制复合体(CtBP transcriptional co-repression complex)中,存在CDY(L)、HDAC1/2以及组蛋白甲基转移酶(histone methyltransferase,HMT)G9a,该复合体可通过抑制E-cadherin的表达来影响肿瘤细胞的侵袭,在REST转录共抑制复合体(REST transcriptional co-repression complex)中,CDY(L)蛋白介导了G9a与REST的结合,由REST/CDY(L)/G9a组成的复合体可以抑制宫颈癌细胞中原癌基因的转录,从而在肿瘤细胞的转化中发挥负调控作用。近年来研究发现在精子发生过程中持续进行着大量的表观遗传学修饰,表观遗传修饰的异常会直接导致精子的形成异常或精液质量的降低,出现生精功能障碍,有研究显示HDAC1,G9a均参与精子发生过程中的表观遗传修饰,但对于CDY(L)蛋白在哺乳动物精子发生中的作用,仍然缺少直接实验证据。因此本课题通过使用环磷酰胺制作生精功能障碍大鼠模型,检测大鼠睾丸组织中Cdyl、HDAC1、G9a等基因蛋白的表达变化情况,探讨Cdyl及相关蛋白在精子发生中的影响,并在调补肾肝脾中医治则指导下,观察“强精片”通过调节Cdyl、HDAC1、G9a改善环磷酰胺致生精功能障碍模型大鼠精子质量的效果,以期找到强精片改善精子状态的新作用靶点与新作用机制,为中医药治疗,或联合辅助生殖技术(Assisted reproductive technology,ART)治疗AZF微缺失等男性不育提供实验证据。 方法: 1.先将20只健康雄性SD大鼠随机分为空白组10只与模型组10只,模型组采用环磷酰胺(Cyclophosphamide,CP)腹腔注射法制作大鼠生精功能障碍模型,空白组给予等量生理盐水注射。大鼠造模后第6天,取血处死空白组、模型组大鼠,分离睾丸、附睾进行相关指标检测。 2.再将50只健康雄性SD大鼠随机分为空白组10只与模型组40只,模型组采用CP腹腔注射,空白组给予等量生理盐水注射。大鼠造模后第6天,剩余40只造模大鼠随机分为4组,即模型对照组、强精片低剂量组、强精片中剂量组、强精片高剂量组。强精片干预各组药物用量分别按正常人用量的5倍、10倍、20倍计算予以灌胃,空白组、模型对照组给予羧基纤维素钠灌胃,五组大鼠灌胃3周,每日1次,每周称重调整用药剂量。于末次灌胃24h后取血处死,分离睾丸、附睾进行相关指标检测。 结果: 1.生精功能障碍大鼠模型制作情况 CP腹腔注射5天后,大鼠模型组精子密度下降、精子活力下降、精子活率减低,与空白对照组比较有显著差异(P<0.01);模型组睾丸病理损伤程度明显大于空白组,存在生精障碍;实验造模成功。 2.生精功能障碍模型大鼠睾丸组织中Cdyl、HDAC1、G9a的蛋白基因表达情况 免疫组化检测蛋白表达结果: 与空白组相比,模型组大鼠睾丸组织Cdyl蛋白表达明显降低,具有非常显著的统计学意义(P<0.01);模型组大鼠睾丸组织HDAC1蛋白表达明显升高,具有非常显著的统计学意义(P<0.01);模型组大鼠睾丸组织G9a蛋白表达明显降低,具有非常显著的统计学意义(P<0.01)。 RT-PCR检测基因表达结果: 与空白组比较,模型组大鼠睾丸组织中Cdyl基因表达明显降低,具有非常显著的统计学意义(P<0.01);模型组大鼠睾丸组织中HDAC1基因表达明显上调,具备显著统计学意义(P<0.01);模型组大鼠睾丸组织中G9a基因表达明显降低,具有非常显著的统计学意义(P<0.01)。 3.强精片对CP造模大鼠的干预情况 中药干预后,强精片低、中、高剂量组在精子密度、精子活力及活率方面均有大幅度提高(P<0.01),并显示出一定量效关系趋势;强精片干预后能有改善CP导致的睾丸病理形态学改变,部分恢复组织的生精功能。 Cdyl、HDAC1、G9a的蛋白基因表达情况 免疫组化检测蛋白表达结果: 强精片干预后,与模型对照组相比,药物低、中、高剂量组大鼠睾丸组织Cdyl蛋白表达明显升高,具有统计学意义(p<0.05;p<0.01;P<0.01);药物中、高剂量组HDAC1蛋白表达降低,具有统计学意义(P<0.05;P<0.05);药物中、高剂量组大鼠睾丸组织G9a蛋白表达升高,具有统计学意义(P<0.05;P<0.05)。 RT-PCR检测基因表达结果: 与模型对照组相比,药物中、高剂量组大鼠睾丸组织中Cdyl基因表达升高,具有的统计学意义(P<0.05;P<0.01);药物中、高剂量组HDAC1基因表达下降,具有统计学意义(P<0.05;P<0.05);药物中、高剂量组大鼠睾丸组织中G9a基因表达明显升高,具有非常显著的统计学意义(P<0.01;P<0.01)。 结论: 1.环磷酰胺损伤大鼠睾丸组织细胞,破坏Y染色体DNA的结构,可造成Cdyl的表达下调,并上调组蛋白去乙酰化酶HDAC1的表达,抑制组蛋白赖氨酸甲基转移酶G9a的表达。 2.Cdyl蛋白基因表达降低、HDAC1蛋白基因表达升高、G9a蛋白基因表达降低,与大鼠生精功能障碍相关,可能与精子发生的表观遗传学中Cdyl及相关蛋白的组蛋白甲基化修饰和乙酰化修饰重要机制受影响有关,但需进一步实验研究证实。 3.本实验研究显示强精片可作用于Cdyl、HDAC1、G9a蛋白基因靶点,上调大鼠睾丸组织中Cdyl、G9a的表达,下调HDAC1的表达,改善生精功能障碍大鼠模型的精子质量,但具体作用机制需进一步实验研究。