酒精攝入損傷成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)的一氧化氮機(jī)制研究

龔建軍，孫俊峰，張忠明，朱建明

酒精攝入損傷成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)的一氧化氮機(jī)制研究

龔建軍，孫俊峰，張忠明，朱建明

目的 探討酒精攝入損傷成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)的一氧化氮機(jī)制。方法 選用10周齡的C57BL/6J小鼠，按數(shù)字表法隨機(jī)分為2組：對(duì)照組(10%蔗糖，口服)和酒精攝入組(8 g/kg體質(zhì)量，口服)。持續(xù)15周后，取附睪觀察精子數(shù)目及活力；取血分離血清檢測(cè)其中睪酮含量；取睪丸組織檢測(cè)組織中睪酮含量，檢測(cè)睪丸中一氧化氮(NO)水平和過(guò)氧化亞硝基陰離子(OONO-)含量，同時(shí)檢測(cè)睪丸組織中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)、神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)蛋白表達(dá)水平。結(jié)果 酒精攝入組與對(duì)照組相比，酒精攝入組小鼠精子數(shù)目減少[(394±60)×106/ml比(221±55)×106/ml](P<0.05)，精子活力下降[(54±13)%比(23±8)%](P<0.05)；血清中睪酮含量下降(P<0.05)，睪丸中睪酮含量下降(P<0.05)，睪丸中NO水平增加(P<0.05)，OONO-含量增加(P<0.05)，睪丸中iNOS(P<0.05)和nNOS蛋白(P<0.05)表達(dá)增加。結(jié)論 長(zhǎng)期酒精攝入后小鼠睪丸中NO合成增加是導(dǎo)致成年小鼠雄性生殖系統(tǒng)損傷的重要機(jī)制之一。

酒精；一氧化氮；成年雄性生殖系統(tǒng)；小鼠

近年來(lái)，我國(guó)成年男性不育的發(fā)病率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中酒精攝入對(duì)于成年男性生殖系統(tǒng)健康的損傷就是其中原因之一。臨床研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期酗酒者中31%～58%的人群性欲喪失，酒精中毒者中8%出現(xiàn)陽(yáng)痿。酒精的濫用會(huì)導(dǎo)致血清睪酮含量降低、睪丸和附睪重量減少，精囊重量減輕，生殖上皮萎縮[1-2]。

雖然大量的臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)觀察到酒精對(duì)雄性生殖系統(tǒng)方面的損害，但對(duì)于其作用機(jī)制，現(xiàn)在并不十分明確，這對(duì)于尋找有效的預(yù)防和治療方法形成很大的障礙。本研究就是從成年雄性小鼠睪丸組織一氧化氮合成的角度來(lái)深入了解酒精中毒損傷成年雄性生殖系統(tǒng)的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物、儀器與試劑 10周齡C57BL/6J小鼠(北京華阜康生物科技股份有限公司)，總一氧化氮含量的檢測(cè)試劑盒(上海碧云天生物科技有限公司)，睪酮檢測(cè)試劑盒(美國(guó)R&D生物科技公司)，CELL-VUDRM-600精子計(jì)數(shù)板(美國(guó)Millennium Sciences公司)，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)、神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)抗體(美國(guó)Santa Cruz公司)，RIPA 裂解液等Western blot實(shí)驗(yàn)所需試劑(上海碧云天生物科技有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組 10周齡C57BL/6J小鼠分為2組：對(duì)照組(蔗糖按照5%質(zhì)量比稀釋，劑量是20 ml/kg體質(zhì)量)、酒精組(酒精按照20%體積比稀釋，劑量是8 g/kg體質(zhì)量)，經(jīng)過(guò)口胃管口服，每天早晨進(jìn)行，每天1次，持續(xù)15周。最后1次口服24 h后斷頭處死小鼠，取血、附睪和睪丸組織用于檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。

1.3 精子計(jì)數(shù)和活力的檢測(cè) 取出一側(cè)附睪，稱質(zhì)量；置于5 ml的Eppendorf管中，加入泰氏培養(yǎng)液2 ml，剪碎；在30 ℃水浴鍋中振搖15 min(目的是使附睪中的精子自行移行至溶液中)；吸取1滴(大約4 μl)樣品，將樣品置于CELL-VUDRM-600精子計(jì)數(shù)板的載玻片點(diǎn)樣區(qū)的最邊緣，在倒置顯微鏡下查看計(jì)數(shù)板網(wǎng)格，計(jì)數(shù)網(wǎng)格中60個(gè)小方格中的所有活動(dòng)和不活動(dòng)的精子；總的精子計(jì)數(shù)必須除以12，結(jié)果就是精子的濃度：×106/ml；精子活力(%)為活動(dòng)精子數(shù)/總的精子數(shù)×100%。

1.4 睪酮的檢測(cè) 1 000 g離心血，分離血清備用；取出睪丸，加入3 ml的RIPA 裂解液中勻漿，經(jīng)4 ℃、14 000 r/min離心15 min，取上清；應(yīng)用購(gòu)買的睪酮檢測(cè)試劑盒分別檢測(cè)血清和上清液中的睪酮含量。睪丸組織中睪酮含量等于睪酮濃度/睪丸質(zhì)量。

1.5 睪丸中NO含量的檢測(cè) 取出睪丸，加入3 ml的RIPA 裂解液中勻漿，經(jīng)4 ℃、14 000 r/min離心15 min，取上清；用碧云天公司生產(chǎn)的總一氧化氮含量的檢測(cè)試劑盒完成檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)出其中所含有的亞硝酸鹽和硝酸鹽的含量，推算出組織中總的一氧化氮的生成量。按公式(相對(duì)值=總的一氧化氮濃度/睪丸質(zhì)量)計(jì)算出可用于相互比較的相對(duì)值。

1.6 過(guò)氧化亞硝基陰離子(OONO-)的生成 在手術(shù)顯微鏡下將大鼠的視網(wǎng)膜取下，置于含有二乙基二硫代氨基甲酯的Krebs-HEPES溶液中洗2次，切成碎片，以1-羥基-3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷為探針，37 ℃條件下孵育30 min，置于冰上停止反應(yīng)，取50 μl反應(yīng)溶液置于一次性玻璃毛細(xì)管中，使用BenchTop電子順磁共振分光光度計(jì)e-scan R(德國(guó))檢測(cè)組織樣品中OONO-的生成。

1.7 蛋白表達(dá)的檢測(cè) 取小鼠睪丸，加入1 ml的RIPA 裂解液中勻漿,經(jīng)4 ℃、15 000 r/min離心15 min，吸取上清；測(cè)濃度后，95 ℃條件下實(shí)現(xiàn)蛋白變性。制備SDS-PAGE凝膠，以20 μl蛋白每泳道上樣品，經(jīng)8% SDS-PAGE后，100 V 1 h電轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜。用5%脫脂奶粉封閉。依次加入目標(biāo)蛋白的一抗iNOS、eNOS、nNOS蛋白及辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的二抗β-actin和二抗，ECL顯色劑顯色，用GIS系統(tǒng)定量掃描灰度值。以同一標(biāo)本β-actin的產(chǎn)物光密度值作為內(nèi)參,校正各自目的蛋白的積分光密度值,按公式(相對(duì)值= 目標(biāo)蛋白表達(dá)強(qiáng)度/β-actin表達(dá)強(qiáng)度)計(jì)算出相對(duì)值。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有計(jì)量數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，采用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，非配對(duì)t檢驗(yàn)分析進(jìn)行組間差異顯著性檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 精子數(shù)目與活力及睪酮濃度的變化 口服攝入酒精15周后，小鼠附睪中的精子數(shù)目明顯降低[(394±64)×106/ml比(221±55 )×106/ml]，(P<0.05)。見(jiàn)圖1A；精子活力明顯下降[(54±13)%比(23±8)%](P<0.05)。見(jiàn)圖1B。血清和睪丸中睪酮明顯下降[血清：(1.234±0.242)μg/L比(0.657±0.260)μg/L](P<0.05)；[睪丸：(1.784±0.242)μg/L比(0.894±0.181)μg/L](P<0.05)。見(jiàn)圖2。

注：與對(duì)照組比較aP<0.05圖1 口服攝入酒精15周后，附睪中精子數(shù)目和精子活力降低

注：與對(duì)照組比較aP<0.05圖2 口服攝入酒精15周后，睪丸組織中和血清中睪酮濃度降低

2.2 睪丸中NO和OONO-含量的變化 口服攝入酒精15周后，小鼠睪丸中NO含量明顯增加[(117±22)μmol/g比(253±35)μmol/g](P<0.05)。見(jiàn)圖3A；OONO-生成明顯增加[(5.32±1.12)μmol/(g·min)比(11.72±2.64)μmol/(g·min)](P<0.05)。見(jiàn)圖3B。Western blot檢測(cè)結(jié)果顯示睪丸中eNOS蛋白表達(dá)變化不明顯(0.93±0.09比1.00±0.11)(P>0.05)，iNOS蛋白的表達(dá)(3.24±0.43比1.00±0.14)(P<0.05)和nNOS表達(dá)(1.87±0.26比1.00±0.12)(P<0.05)明顯增加。見(jiàn)圖4。

注：與對(duì)照組比較aP<0.05圖3 口服攝入酒精15周后，睪丸中NO含量和OONO-生成增加

注：與對(duì)照組比較aP<0.05圖4 口服攝入酒精15周后，睪丸中nNOS、eNOS和iNOS蛋白表達(dá)的變化

3 討論

本研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期的高劑量酒精攝入導(dǎo)致小鼠精子損傷嚴(yán)重，精子生成數(shù)目減少，活力降低，睪酮的合成降低，這一系列數(shù)據(jù)證明酒精攝入的確對(duì)成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)造成明顯的損傷。

進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期的高劑量酒精攝入后，睪丸中NO含量明顯增加，而其起因是iNOS和nNOS蛋白表達(dá)水平的增加。

NO是一種極不穩(wěn)定的化合物，實(shí)驗(yàn)條件下的半衰期大約3～5 s，高度脂溶性，極易通過(guò)生物膜，可自由擴(kuò)散進(jìn)入周圍的靶細(xì)胞，對(duì)于調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物生殖系統(tǒng)功能具有極其重要的作用[3-5]。

NO對(duì)成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)的影響主要通過(guò)2種途徑。首先，過(guò)多的NO一方面會(huì)與過(guò)氧化物反應(yīng)生成OONO-，導(dǎo)致精子細(xì)胞膜脂質(zhì)氧化造成損傷，另一方面它也會(huì)抑制細(xì)胞三羧酸循環(huán)系統(tǒng)的一系列酶的活性，從而抑制細(xì)胞的有氧呼吸[6-7]。其次，NO是睪酮的負(fù)向調(diào)控因子，睪丸中NO合成增加，會(huì)抑制睪丸間質(zhì)細(xì)胞的睪酮分泌能力[8-9]，從而減少小鼠體內(nèi)睪酮水平，間接抑制了成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)的功能。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在無(wú)精癥患者睪丸中iNOS表達(dá)水平異常高[10]，也從另一方面暗示了長(zhǎng)期的酒精攝入誘導(dǎo)的iNOS表達(dá)增加對(duì)精子生成的潛在危險(xiǎn)。nNOS/NO被報(bào)道主要參與對(duì)血睪屏障中細(xì)胞間緊密連接的調(diào)控，而過(guò)多的NO會(huì)破壞血睪屏障中細(xì)胞間緊密連接[11]，從而進(jìn)一步損傷睪丸的功能。

綜上所述，長(zhǎng)期的酒精攝入后，成年雄性小鼠睪丸中iNOS和nNOS蛋白表達(dá)增加，睪丸中NO合成增加，因?yàn)镹O的精子毒性作用和抑制睪酮分泌作用，從而最終導(dǎo)致了成年雄性小鼠生殖系統(tǒng)功能的損傷。

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(本文編輯：彭潤(rùn)松)

Mechanism of alcohol-induced damage involving nitric oxide in the reproductive system of male mice

GongJianjun,SunJunfeng,ZhangZhongming,ZhuJianming

(GulangyuSanatorium,NanjingMilitaryAreaCommand,Xiamen361002,China)

Objective To investigate the underlying mechanism of alcohol-induced damage involving nitric oxide (NO) in the reproductive system of male mice.Methods C57BL/6J male mice (10 weeks old) were randomly divided into 2 groups: the control group (orally treated with 10% sucrose daily for 15 weeks) and the alcohol group (orally treated with 8 g/kg daily for 15 weeks). Fifteen weeks later, epididymises were collected for the observation of sperm number and activity. At the same time, blood samples were taken to detect the level of serum testosterone. Testes were also collected for the detection of serum testosterone levels, the levels of NO and OONO-, as well as the expression levels of inducible nitric oxide synthase (iNOS), endothelial nitric oxide synthase (eNOS), and neural nitric oxide synthase (nNOS). Results As compared with that of the control group (221±55)×106/ml)(P<0.05), the number of sperms in the animals of the alcohol group was obviously decreased (394±60)×106/ml) (P<0.05), and the activity (P<0.05) of sperms in the animals of the alcohol group was also decreased (54±13)%, as compared with(23±8)% of the control group(P<0.05). Laboratory tests also revealed that the levels of testosterone in serum and testes were all decreased (P<0.05). The levels of NO and OONO-were all increased in the alcohol-treated mice (P<0.05), and the expression levels of iNOS and nNOS were also up-regulated in the testes of the alcohol-treated mice.Conclusion Enhanced synthesis of NO in the testis of male mice following prolonged consumption of alcohol was one of the important mechanisms involved in the injury of the reproductive system of adult male mice.

Alcohol; Nitric oxide; Male reproductive system; Mouse

361002 福建 廈門，南京軍區(qū)鼓浪嶼療養(yǎng)院(龔建軍、張忠明、朱建明)；福建省軍區(qū)廈門警備區(qū)醫(yī)院(孫俊峰)

張忠明，電子信箱：123014617@qq.com

R697

A

10.3969/j.issn.1009-0754.2015.05.012

2014-11-26)