X射線輻射損傷過程中小鼠睪丸Smads的表達(dá)及其意義.pdf

1、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)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(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，介導(dǎo)TGF-β參與生精過程的不同時(shí)相的形成。睪丸是輻射敏感器官，其中分化的生精細(xì)胞輻射敏感性最高，而睪丸中的體細(xì)胞和精細(xì)胞和精子對(duì)輻射相對(duì)耐受，輻射損傷的生物學(xué)效應(yīng)與照射時(shí)間和照射劑量相關(guān)。輻射后導(dǎo)

2、致細(xì)胞DNA損傷，細(xì)胞周期阻滯以及細(xì)胞凋亡，包括TGF-β及其受體在內(nèi)的許多生長(zhǎng)因子在輻射后的小鼠睪丸中有表達(dá)，這些生長(zhǎng)因子對(duì)輻射造成的損傷有修復(fù)或加強(qiáng)照射后細(xì)胞凋亡或死亡的作用，但具體機(jī)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(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子Smads在全身輻射后小鼠睪丸中的表達(dá)變化，探討Smads在小鼠睪丸輻射損傷及損傷修復(fù)過程中的變化規(guī)律及作用機(jī)理。 本研究采用直線加速儀對(duì)成年BALB

3、/c小鼠進(jìn)行五個(gè)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(biāo)本，應(yīng)用組織病理學(xué)，流式細(xì)胞儀分析、蛋白質(zhì)免疫印跡、免疫組織化學(xué)及免疫熒光組織化學(xué)等技術(shù)，觀察Smads的表達(dá)及變化，同時(shí)應(yīng)用BrdU摻入檢測(cè)全身輻射后小鼠睪丸生精細(xì)胞的增殖作用，并通過圖像分析技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。本實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)照組也有顯著差異(P＜0.05)。H&E染色及流式細(xì)胞儀分析發(fā)現(xiàn)，小鼠睪丸生精上皮出現(xiàn)典型生精細(xì)胞凋亡的病理變化，以減數(shù)分裂前精母細(xì)胞和精原細(xì)胞損傷明顯。照射后各個(gè)時(shí)間段檢測(cè)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(xué)

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(dá)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(xì)胞的表達(dá)明顯減少(P＜0.05)，同時(shí)在間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)相對(duì)增多，而Smad4在間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)減少不明顯；在照射后1wk和2wk，Smad1和Smad5在生精細(xì)胞中的表達(dá)仍然很低，而在照射后2wk，Smad2和Smad4在減數(shù)分裂后的生精細(xì)胞中出現(xiàn)廣泛表達(dá)；照射

6、后3wk和4wk，上述四種Smads在精原細(xì)胞和減數(shù)分裂前初級(jí)精母細(xì)胞的表達(dá)明顯增強(qiáng)，在間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)相對(duì)減少。此外，照射后的不同時(shí)間點(diǎn)觀察，在支持細(xì)胞中表達(dá)的Smad2和Smad4均無明顯變化。蛋白質(zhì)免疫印跡反應(yīng)結(jié)果與上述結(jié)果一致。BrdU摻入檢測(cè)生精細(xì)胞增殖情況顯示，照射后16h、1wk和2wk，與Smad1，Smad2和Smad5在生精細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)明顯減少相一致，同時(shí)檢測(cè)到生精細(xì)胞中BrdU陽性細(xì)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(xì)胞的表達(dá)增強(qiáng)，同時(shí)伴有BrdU陽性細(xì)胞數(shù)明顯增加。 總之，本實(shí)驗(yàn)通過觀察不同劑量全身輻射后Smads在小鼠睪丸不同時(shí)間點(diǎn)表達(dá)及分布的變化，表明Smads及其介導(dǎo)的TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與了小鼠睪丸輻射損傷及損傷修復(fù)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(jìn)一步補(bǔ)充證實(shí)了TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)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