X射線輻射損傷過程中小鼠睪丸Smads的表達及其意義.pdf

1、轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforminggrowthfactor-β，TGF-β)超家族是一類重要的睪丸功能局部調(diào)節(jié)因子，TGF-β及其受體在精子發(fā)生、發(fā)育的過程中起重要調(diào)節(jié)作用。Smads蛋白是TGF-β超家族下游一類細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導分子，介導TGF-β參與生精過程的不同時相的形成。睪丸是輻射敏感器官，其中分化的生精細胞輻射敏感性最高，而睪丸中的體細胞和精細胞和精子對輻射相對耐受，輻射損傷的生物學效應與照射時間和照射劑量相關。輻射后導

2、致細胞DNA損傷，細胞周期阻滯以及細胞凋亡，包括TGF-β及其受體在內(nèi)的許多生長因子在輻射后的小鼠睪丸中有表達，這些生長因子對輻射造成的損傷有修復或加強照射后細胞凋亡或死亡的作用，但具體機制及其下游分子在輻射后的變化的研究目前甚少。本研究通過觀察TGF-β超家族的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導分子Smads在全身輻射后小鼠睪丸中的表達變化，探討Smads在小鼠睪丸輻射損傷及損傷修復過程中的變化規(guī)律及作用機理。 本研究采用直線加速儀對成年BALB

3、/c小鼠進行五個不同輻射劑量(0.1Gy,0.5Gy,1.0Gy,1.5Gy和2.0Gy)全身照射，于照射后16h，1wk，2wk，3wk，4wk分別取小鼠睪丸組織制備標本，應用組織病理學，流式細胞儀分析、蛋白質(zhì)免疫印跡、免疫組織化學及免疫熒光組織化學等技術，觀察Smads的表達及變化，同時應用BrdU摻入檢測全身輻射后小鼠睪丸生精細胞的增殖作用，并通過圖像分析技術對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計學分析。本實驗證明，X射線照射后4wk內(nèi)，小鼠體重未發(fā)

4、生明顯下降，但睪丸體重比在1.0Gy照射后2wk，0.5Gy照射后3wk與正常對照組出現(xiàn)顯著差異(P＜0.05)；隨照射劑量增加，照射后小鼠睪丸體重比與正常對照組也有顯著差異(P＜0.05)。H&E染色及流式細胞儀分析發(fā)現(xiàn)，小鼠睪丸生精上皮出現(xiàn)典型生精細胞凋亡的病理變化，以減數(shù)分裂前精母細胞和精原細胞損傷明顯。照射后各個時間段檢測小鼠血清睪酮(T)、促卵泡激素(FSH)、雌二醇(E2)水平，均未發(fā)生顯著變化(P＞0.05)。免疫組織化學

5、和免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，照射后小鼠睪丸中Smad1，Smad2、Smad4和Smad5的表達均發(fā)生變化。在照射后16h，生精小管內(nèi)的Smad1，Smad2和Smad5在減數(shù)分裂前生精細胞的表達明顯減少(P＜0.05)，同時在間質(zhì)細胞的表達相對增多，而Smad4在間質(zhì)細胞的表達減少不明顯；在照射后1wk和2wk，Smad1和Smad5在生精細胞中的表達仍然很低，而在照射后2wk，Smad2和Smad4在減數(shù)分裂后的生精細胞中出現(xiàn)廣泛表達；照射

6、后3wk和4wk，上述四種Smads在精原細胞和減數(shù)分裂前初級精母細胞的表達明顯增強，在間質(zhì)細胞的表達相對減少。此外，照射后的不同時間點觀察，在支持細胞中表達的Smad2和Smad4均無明顯變化。蛋白質(zhì)免疫印跡反應結(jié)果與上述結(jié)果一致。BrdU摻入檢測生精細胞增殖情況顯示，照射后16h、1wk和2wk，與Smad1，Smad2和Smad5在生精細胞內(nèi)的表達明顯減少相一致，同時檢測到生精細胞中BrdU陽性細胞數(shù)明顯減少。而在照射后3wk和4

7、wk，Smad1，Smad2、Smad4和Smad5在生精細胞的表達增強，同時伴有BrdU陽性細胞數(shù)明顯增加。 總之，本實驗通過觀察不同劑量全身輻射后Smads在小鼠睪丸不同時間點表達及分布的變化，表明Smads及其介導的TGF-β/Smad信號轉(zhuǎn)導通路參與了小鼠睪丸輻射損傷及損傷修復過程的分子調(diào)控，并可能在其中起到不同作用。這一結(jié)論進一步補充證實了TGF-β/Smad信號轉(zhuǎn)導通路在精子發(fā)生、發(fā)育及病理損傷過程中的作用，為生殖輻