環(huán)烯醚萜對煙酰胺-鏈脲霉素誘導的2型糖尿病小鼠生精功能的影響

陳彤

環(huán)烯醚萜對煙酰胺-鏈脲霉素誘導的2型糖尿病小鼠生精功能的影響

陳彤

摘要：目的探討環(huán)烯醚萜對煙酰胺-鏈脲霉素誘導的2型糖尿病小鼠生精功能的影響。方法56只雄性小鼠隨機均分為7組（n=8）：對照組；糖尿病組；糖尿病小鼠服用格列本脲（0.25 mg/kg）治療組；糖尿病小鼠接受環(huán)烯醚萜（20和40 mg/kg）治療組；正常小鼠接受環(huán)烯醚萜（20和40 mg/kg）治療組。糖尿病模型制作，由腹腔注射鏈脲霉素65 mg/kg，15 min后注射煙堿120 mg/kg，然后，連續(xù)喂服格列本脲和環(huán)烯醚萜28 d。最后1次治療24 h后，提取各組血清樣本、睪丸及附睪組織，測定血激素、觀察睪丸病理切片、進行精子參數評估。結果環(huán)烯醚萜40 mg/kg和格列本脲治療可以恢復糖尿病引起的小鼠體質量減少（P＜0.05）；糖尿病組小鼠附睪的精子濃度和存活率顯著低于對照組，糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組的精子濃度和存活率顯著高于糖尿病組，糖尿病+格列本脲組比糖尿病組的小鼠精子濃度增高（均P＜0.05）；糖尿病組小鼠與對照組相比血清黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）、睪酮（T）水平顯著降低，環(huán)烯醚萜40 mg/kg和格列本脲可提升糖尿病動物的血清LH、FSH、T水平（均P＜0.05）。結論環(huán)烯醚萜可降低糖尿病小鼠氧化損傷的危重程度，有效提升其生育能力。

關鍵詞：糖尿病，2型；環(huán)烯醚萜類；促黃體激素；卵泡刺激素；睪酮；精子；小鼠,近交C57BL；抗氧化作用

最新的預計表明，到2030年，全世界將有2.8億人面臨糖尿病的威脅，且絕大部分是2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）［1］。此外，男性不育是人類社會面臨的又一重要難題。世界范圍內，不孕不育夫婦比例占總數的1/7，其中大約有50%的病因歸因于男性［2］。生精功能障礙是糖尿病最重要的并發(fā)癥之一，約90%的糖尿病男性會面臨生育能力下降的問題，其中25%的T2DM患者伴有繼發(fā)性性腺功能減退，4%伴有原發(fā)性性腺功能減退［3］。還有一些研究表明糖尿病可導致大鼠睪丸質量明顯降低和精子生成異常，一些糖尿病動物模型發(fā)生下丘腦-垂體-性腺軸功能損傷和促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）釋放減少［4］。還有研究稱糖尿病患者黃體生成素（luteinizing hormone，LH）和卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）對GnRH的反應不敏感［5］。許多糖尿病動物性腺功能減退都與氧化應激損傷、線粒體活性氧（Reactive oxygen species，ROS）生成增加有關［6］。因此，抗氧化劑可被用于治療氧化應激損傷引起的內分泌失衡和不孕不育。萜類化合物是指具有異戊二烯（C5H8）n通式以及其含氧和飽和程度不同的衍生物，可以看成是由異戊二烯或異戊烷以各種方式連結而成的一類天然化合物，在自然界中廣泛存在。環(huán)烯醚萜是萜類化合物中最常見的一類，具有廣泛的生物學活性。研究表明，環(huán)烯醚萜對人體多系統(tǒng)存在抗氧化、類似抗低溫、抗疲勞、耐缺氧及促進皮質激素樣作用，可以改善體內自由基代謝和組織環(huán)境，修復細胞損傷，增加抗氧化劑的活性酶超氧化物歧化酶和過氧化氫酶等，對糖尿病的多種并發(fā)癥具有治療作用［7］。本實驗通過檢測煙酰胺（nicotinamide，NA）和鏈脲霉素（streptozotocin，STZ）誘導的T2DM小鼠血清LH、FSH、睪酮（T）和精子參數變化，以期從抗氧化損傷角度深入探討糖尿病小鼠不育的可能機制。

1　對象與方法

1.1研究對象56只7～8周齡SPF級健康雄性C57BL小鼠，購自天津醫(yī)科大學動物實驗中心。實驗期間小鼠自由取食，于（20±4）℃、12 h/12 h的光/暗周期飼養(yǎng)，每周測量體質量。喂養(yǎng)1周后，按65 mg/kg給予造模組小鼠腹腔注射STZ（枸櫞酸溶解作緩沖，pH4.5，Sigma-Aldrich公司，美國），15 min后注射NA 120 mg/kg（生理鹽水溶解，Sigma-Aldrich公司，美國），連續(xù)5 d，對照組小鼠給予腹腔注射等體積的檸檬酸鈉緩沖液。小鼠空腹血糖水平超過13.89 mmol/L被認為是糖尿病造模成功，血清葡萄糖水平較低者被剔除實驗。

1.2研究方法小鼠隨機數字表法均分為7組（n=8）：對照組，糖尿病組，糖尿病小鼠服用格列本脲0.25 mg/kg組（糖尿病+格列本脲組），糖尿病小鼠服用環(huán)烯醚萜（分別為20和40 mg/kg）組（糖尿病+環(huán)烯醚萜20 mg/kg組、糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組），正常小鼠服用環(huán)烯醚萜（分別為20和40 mg/kg）組（環(huán)烯醚萜20 mg/kg組、環(huán)烯醚萜40 mg/kg組）。格列本脲和環(huán)烯醚萜連續(xù)口服28 d［8］。最后1次治療24 h后，水合氯醛麻醉脫頸處死小鼠。心臟穿刺收集血液樣本，3 500 r/min離心20 min后，保存于-80℃。移除小鼠睪丸和附睪尾，稱取睪丸質量，并按以下公式計算睪丸體積=長×寬× 高×0.52［8］。

1.3精子濃度及存活率評估將小鼠附睪尾分離并轉移到1.5 mL生理鹽水的培養(yǎng)皿中，剪碎后擠壓組織使精子游離至培養(yǎng)液。待充分游離后，用精子計數板檢測精子濃度，并進行精子活力分級（3級：原地不動、非前向運動和前向運動）檢測，在400倍光學顯微鏡下測定精子存活率。

1.4放射免疫法檢測血清激素水平應用德國Siemens公司ADVIA Centaur化學發(fā)光分析儀同批測定血清FSH、LH 和T水平。

1.5統(tǒng)計學方法采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，正態(tài)分布的計量資料以±s表示，多樣本均數比較采用ANOVA分析，組間多重比較采用SNK-q檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1環(huán)烯醚萜對小鼠體質量、睪丸質量和體積的影響糖尿病組小鼠體質量低于對照組，環(huán)烯醚萜40 mg/kg和格列本脲治療可以恢復糖尿病引起的小鼠體質量減少（P＜0.05）。糖尿病組中睪丸質量明顯減少，應用環(huán)烯醚萜（20和40 mg/kg）和格列本脲后，睪丸質量均比糖尿病組增加（P＜0.05），各組睪丸體積差異無統(tǒng)計學意義，見表1。

2.2環(huán)烯醚萜對小鼠精子參數的影響糖尿病組小鼠附睪的精子濃度和存活率顯著低于對照組，糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組的精子數量和活力顯著高于糖尿病組，糖尿病+格列本脲組比糖尿病組的小鼠精子濃度增高（均P＜0.05），見表2。

2.3環(huán)烯醚萜對小鼠精子LH、FSH、T水平的影響糖尿病組小鼠與對照組相比血清LH、FSH、T水平顯著降低，環(huán)烯醚萜40 mg/kg和格列本脲可提升糖尿病小鼠的血清LH、FSH、T水平（均P＜0.05），見表2。

Tab.1　Comparison of body weights and testis weights and volumes between seven groups表1　各組小鼠體質量、睪丸質量和體積比較　?。╪=8，±s）

Tab.1　Comparison of body weights and testis weights and volumes between seven groups表1　各組小鼠體質量、睪丸質量和體積比較　?。╪=8，±s）

＊P＜0.05；a與對照組比較，b與糖尿病組比較，P<0.05

組別對照組糖尿病組糖尿病+格列本脲組糖尿病+環(huán)烯醚萜20 mg/kg組糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組環(huán)烯醚萜20 mg/kg組環(huán)烯醚萜40 mg/kg組F實驗前體質量（g）34.84±0.78 34.59±1.33 33.63±1.09 34.28±1.05 33.87±0.89 34.43±1.14 34.62±1.45 0.896實驗后體質量（g）39.59±2.45 28.23±0.78a32.34±1.89b30.22±2.01 37.44±1.14b38.39±2.44 38.69±2.65 19.246＊睪丸質量（mg）91.89±4.07 67.21±4.12a81.27±5.20b87.55±5.44b94.47±5.13b101.45±9.23 96.12±4.65 51.542＊睪丸體積（mm3）3.95±0.84 2.88±0.69 3.90±0.73 2.73±0.68 2.79±0.51 3.92±0.78 4.15±0.95 2.466

Tab.2　Effects of iridoid on LH，F(xiàn)SH and T levels and sperm parameters in different groups表2　環(huán)烯醚萜對小鼠精子濃度和存活率及精子LH、FSH、T水平的影響　?。╪=8，±s）

Tab.2　Effects of iridoid on LH，F(xiàn)SH and T levels and sperm parameters in different groups表2　環(huán)烯醚萜對小鼠精子濃度和存活率及精子LH、FSH、T水平的影響　　（n=8，±s）

＊P＜0.05；a與對照組比較，b與糖尿病組比較，P<0.05

組別對照組糖尿病組糖尿病+格列本脲組糖尿病+環(huán)烯醚萜20 mg/kg組糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組環(huán)烯醚萜20 mg/kg組環(huán)烯醚萜40 mg/kg組F精子濃度（×106/mL）1.98±0.20 1.51±0.16a1.99±0.19b1.66±0.16 2.04±0.16b2.02±0.21 2.14±0.20 54.658＊精子存活率（%）68.34±7.34 44.15±5.57a52.56±6.86 52.63±8.89 64.67±4.24b62.63±6.47 67.28±7.36 49.753＊組別對照組糖尿病組糖尿病+格列本脲組糖尿病+環(huán)烯醚萜20 mg/kg組糖尿病+環(huán)烯醚萜40 mg/kg組環(huán)烯醚萜20 mg/kg組環(huán)烯醚萜40 mg/kg組F LH（IU/L）26.89±1.68 19.37±1.41a24.16±1.40b22.11±1.35 26.33±1.11b28.56±2.31 28.01±2.09 15.646＊FSH（IU/L）4.67±0.33 3.78±0.18a4.47±0.32b4.27±0.36 4.73±0.28b5.11±0.63 5.22±0.44 25.179＊T（nmol/L）6.61±0.41 4.38±0.34a6.56±0.46b5.28±0.56 6.22±0.52b6.83±0.52 6.98±0.47 22.256＊

3　討論

本研究表明，NA-STZ所致糖尿病可引起小鼠體質量和睪丸質量減少，這與許多之前的報道是一致的［9］。這可能是由于糖尿病引起的碳水化合物、脂類和蛋白質代謝紊亂所致［10］。本研究進一步研究表明，加用40 mg/kg環(huán)烯醚萜可以改善糖尿病小鼠下降的體質量和睪丸質量。既往的研究表明糖尿病可以導致嚙齒類動物精子數量和活力降低［11］。本研究中糖尿病組小鼠精子濃度和精子存活率較對照組明顯降低。同時注射NA和STZ可以誘導小鼠T2DM的發(fā)病，NA可以保護STZ導致的胰島細胞損害。氧化應激損傷在糖尿病引起的男性生殖功能障礙中發(fā)揮著關鍵作用。還有一些研究表明，STZ具有殺精作用并可引起精子發(fā)生異常，過量生成的ROS是其重要機制之一［10］。精子膜含大量多不飽和脂肪酸，對氧化應激高度敏感。此外，ROS，尤其是過氧化氫，可能跨膜擴散進入細胞并抑制一些抗氧化劑酶活性，這可能會反過來導致ATP減少、睪丸氧化損傷、生殖細胞凋亡、精子數量和活力下降。諸多研究證實抗氧化劑治療對精子活性的保護作用［4，8，11］。一些報道稱，環(huán)烯醚萜具有改善骨代謝的作用，通過加強骨髓成骨細胞抗氧化酶活性可促進骨形成和骨修復［12］；環(huán)烯醚萜能增加大鼠肝、腦組織中過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶及肝組織中的超氧化物歧化酶活力，改善大鼠大腦細胞膜脂質過氧化損傷和腦細胞凋亡［13］；環(huán)烯醚萜還可使丙二醛（malondialdehyde，MDA）和過氧化脂含量降低，對帕金森患者腦細胞起到保護作用［14］。因此，在本研究結果的基礎上筆者認為，環(huán)烯醚萜可以通過改善ROS生成和抗氧化防御，從而增加精子濃度并改善精子活力。

本研究還發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠的血清LH、FSH和T水平較對照組降低，與之前的報道一致［15］。眾所周知，F(xiàn)SH和LH對睪丸生精功能至關重要，F(xiàn)SH是評估支持細胞功能的重要指標，F(xiàn)SH的減少會導致支持細胞功能障礙，導致精子生成減少；LH促進睪丸間質細胞產生T，糖尿病導致的睪丸間質細胞的數量和功能的降低會降低血清T水平。血糖和胰島素的代謝變化也與LH和FSH的生成有關，胰島素對睪丸間質細胞發(fā)揮正常功能和T的生產發(fā)揮積極作用。胰島素水平降低會顯著影響睪丸間質細胞的數量和功能以及血清T水平。本研究發(fā)現(xiàn)環(huán)烯醚萜40 mg/kg治療恢復了糖尿病小鼠下降的血清LH、FSH和T水平，提示環(huán)烯醚萜改進精子參數可能是通過提高血清促性腺激素和T的水平來發(fā)揮作用的。多種用于治療男性少弱精子癥的中藥或其提取物中均含有環(huán)烯醚萜類化合物，且該化合物可能是治療男性少弱精子癥的重要化學基礎之一［16］；Jiang等［17］將含有環(huán)烯醚萜的中藥制劑喂服小鼠，觀察其體內、體外受精結局，發(fā)現(xiàn)環(huán)烯醚萜可以顯著提高小鼠精子頂體酶含量并且增加受精率；還有研究認為環(huán)烯醚萜可呈劑量依賴性地促進體外培養(yǎng)小鼠支持細胞的增殖，抑制細胞凋亡，也可能通過促進支持細胞的增殖與活性促進精子發(fā)生，改善和修復睪丸、附睪及精子的超微結構的病理性損傷，從而保護生精功能，改善精子活力等［18］。

格列本脲屬于磺酰脲類抗糖尿病的藥物，可促進T2DM胰島分泌胰島素。這種藥物可以通過提高抗氧化酶活性、增加抗氧化防御、增加血清促性腺激素水平、T水平和糖尿病動物的精子生成［19］。本研究結果與先前的研究結果一致，提示格列本脲可通過其抗氧化性能改善糖尿病小鼠的生精功能障礙。

綜上，環(huán)烯醚萜通過增加血清LH、FSH、T水平來改善T2DM引起的生殖功能障礙，使精子濃度、活力升高。

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（2016-04-08收稿2016-04-26修回）

（本文編輯閆娟）

中圖分類號：R587.1，R588

文獻標志碼：A

DOI：10.11958/20160275

Effects of iridoid on spermatogenesis of nicotinamide-streptozotocin induced type-2 diabetic mice

CHEN Tong
Department of Urology,Tianjin Hospital,Tianjin 300211,China

Abstract：ObjectiveTo investigate the effects of iridoid on the spermatogenesis in mice of type-2 diabetes induced by nicotinamide and streptozotocin.MethodsFifty-six male C57BL mice were randomly divided into seven groups(n=8 for each group):control group,diabetic group,diabetic and glibenclamide(0.25 mg/kg)group,diabetic and iridoid(20 and 40 mg/kg)group,and iridoid(20 and 40 mg/kg)group.Diabetic model was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin(65 mg/kg)and nicotinamide(120 mg/kg).Glibenclamide and iridoid were orally fed for 28 days.Twenty-four hours after the last treatment,blood samples,testis and the epididymis were collected for detecting blood hormones, testicular biopsy,and the evaluation of sperm parameters.ResultsThe body weights of diabetic mice were recovered from the reduction after treatment with 40 mg/kg of iridoid and glibenclamide（P＜0.05).The sperm count and viability were significantly decreased in diabetic group compared with those of control group(P＜0.05).The sperm count was significantly increased in diabetic and glibenclamide group than that of diabetic group(P＜0.05).The serum levels of lutein hormone (LH),follicle stimulating hormone(FSH)and testosterone(T)were significantly decreased in diabetic group compared with those of control group(P＜0.05).The serum levels of LH,FSH and T were increased after treatment with 40 mg/kg of iridoid and glibenclamide(P＜0.05).ConclusionThese results suggest that iridoid can reduce the level of oxidative damage indiabetic mice,and effectively improve the fertility of mice.

作者單位：天津市天津醫(yī)院泌尿外科（郵編300211）

作者簡介：陳彤（1969），男，副主任醫(yī)師，主要從事泌尿外科疾病的診斷及治療

Key words:diabetes mellitus，type 2；iridoides；luteinizing hormone；follicle stimulating hormone；testosterone；spermatozoa；mice,inbred C57BL；antioxidant