纳米氧化钛通过抑制和破坏减数分裂调控通路及相关因子导致精子数量下降

It has been proved that the concentration and activity of spermatozoa in mice were decreased and the deformity rate was significantly increased by nano TiO2. However, the molecular mechanism of spermatogenesis inhibition is still unclear. Therefore, we will investigate the molecular mechanism of sperm reduction by inhibiting and destroying meiotic regulatory pathways and related factors. The content of retinoic acid, Cyp26bl and Nanos2 gene and protein expression in testicular tissues of male mice and primary cultured spermatogenic cells exposed to nano TiO2 will be measured, which will confirm that nano TiO2 inhibits the regulation of upstream factors during meiosis of spermatogenic cells; the chromosomal localization of γH2AX, SCP3, p-ATM and p-CHK during meiosis of testis and primary cultured spermatogenic cells will be analyzed in order to determine whether nano TiO2 results in inhibition of meiosis initiation, accumulation of DSBs at pachytene stage and activation of these signal molecules; The alterations of STRA8, γH2AX, ATM, CDK2, CHK1, CHK2, SCP3, TEX11, DMC1, HSPA1B and REC8 related genes and protein expression will be assayed to determine the molecular mechanism of the effects of nano TiO2 on meiosis and spermatogenesis inhibition. The ratio of spermatogenic epithelium from the first stage to the fourteenth stage will be evaluated to confirm whether spermatogenesis is impaired and whether sperm release is inhibited by exposure to nano TiO2.

已证实纳米TiO2染毒可导致小鼠精子浓度和活力下降，畸形率显著增加, 但精子发生抑制的分子机制仍不明朗。因此，我们探讨纳米TiO2通过抑制和破坏减数分裂调控通路及相关因子导致精子数量下降的分子机制。用纳米TiO2染毒雄性小鼠和原代培养生精细胞后，分析睾丸组织视黄酸的含量、Cyp26bl和Nanos2基因和蛋白表达情况，证实纳米TiO2染毒抑制生精细胞减数分裂过程中上游因子的调控作用; 分析睾丸组织和原代培养生精细胞减数分裂过程中γH2AX、SCP3、p–ATM和p–CHK在染色体上的定位情况，旨在确定纳米TiO2染毒是否导致了生精细胞减数分裂启动的抑制、粗线期DSBs的累积并是否伴随了这些信号分子的激活；分析STRA8、γH2AX、ATM、CDK2、CHK1、CHK2、SSCP3、TEX11、DMC1、HSPA1B和REC8等相关基因和蛋白表达的变化，阐明纳米TiO2染毒影响减数分裂及其精子发生抑制的分子机制；分析生精上皮从第一期到第十四期比例的变化, 证实精子发生过程是否受到干扰、精子释放是否受到抑制。

已证实纳米TiO2染毒可导致小鼠精子浓度和活力下降，畸形率显著增加, 但精子发生抑制的分子机制仍不明朗。因此，我们探讨纳米TiO2通过抑制和破坏减数分裂调控通路及相关因子导致精子数量下降的分子机制。.近年来研究表明纳米TiO2暴露可引起睾丸损伤，但纳米TiO2致睾丸损伤是否涉及cAMP-CREB/CREM信号通路的抑制不明朗。我们的结果表明纳米TiO2染毒后可导致小鼠精子数量和活力下降，而精子畸形率增加，睾丸组织病变；进一步研究表明纳米TiO2染毒抑制了cAMP-CREB/CREM通路，也显示信号分子及靶基因表达下调变化在生精细胞损伤中发挥了重要的作用。.研究已证明人们长期生活在含有纳米TiO2的环境下，纳米TiO2会通过呼吸、消化、皮肤等途径入侵体内，并通过血液循环在卵巢中沉积，造成生殖毒性，但这种生殖毒性机制尚不明确。实验观察到纳米TiO2暴露后卵巢萎缩，初级卵泡和次级卵泡发育障碍，卵巢细胞的不规则排列和卵泡腔的形状不规则，出现大量卵泡闭锁等病理学改变。这些结果表明纳米TiO2颗粒长期暴露会导致卵泡卵细胞凋亡和卵巢功能损伤，这为深入了解纳米TiO2导致卵巢卵泡发育障碍的分子机制提供理论依据。.研究表明接触nano-TiO2纳米颗粒会导致生殖系统毒性。然而，很少有研究强调了Nrf2在nano-TiO2诱导的生精细胞凋亡中的作用。我们的研究结果表明，nano-TiO2纳米颗粒可以穿过血-睾丸屏障，在生精细胞中聚集或沉积，导致生精细胞凋亡。此外，暴露于nano-TiO2导致活性氧的过度生成以及脂质、蛋白质和DNA的过氧化。本研究表明，nano-TiO2可导致生精细胞凋亡，Nrf2可通过调节抗氧化蛋白的表达而影响生精细胞的凋亡；.研究表明Nano-TiO2可以降低精子浓度，但目前尚不清楚这种影响是否由生精细胞减数分裂功能失调所致。本研究结果表明纳米TiO2长期暴露可以穿过血睾屏障进入小鼠睾丸组织，造成睾丸和附睾组织的损伤；因此，我们认为纳米TiO2导致小鼠精子数量下降与生精细胞减数分裂的破坏及信号通路的调控紊乱有密切联系。.本项目原计划发表SCI论文4-6篇,实际发表SCI论文10篇，其中7篇为第一标注，3篇为第二标注。