表观遗传学调控在吸烟所致雄性大鼠生殖毒性中的作用研究

Epigenetic plays an important role in the meiosis prophase, mitotic phase and meiosis anaphase of the male germ cell, and in the aggregation process of the nuclear structure. Studies have shown that epigenetic changes play an important role in the male reproductive toxicity. Recent data shows that China's smoking rate is rising, cigarettes are eroding people's health and economic wealth, and deeply influenced the next generation. Domestic and international animal experiments and epidemiological studies have shown that smoking would damage the male reproductive capacity, our early studies have also shown the same phenomenon. However, the mechanism of male reproductive toxicity caused by smoking is not yet clear, and there few research reports about the role of the epigenetic regulation on the male reproductive toxicity result from smoking. In this study, we proposed method of animal experiments, to simulate human smoking status, observe the impact of smoking on the reproductive function of male rats to explore the role of epigenetic modifications on the male reproductive toxicity result from smoking, designed to demonstrate this hypothesis, and reveal the epigenetic mechanism of smoking induced male reproductive toxicity, and provide a theoretical basis to clarify the importance of smoking cessation on male reproductive health, and more convincing scientific basis for the smooth development of anti-smoking campaign.

表观遗传在雄性生殖细胞分化的减数分裂前期、分裂期、分裂后期，以及核结构的聚集过程中都起着十分重要的作用。研究表明，表观遗传的改变在男（雄）性生殖毒性中起着十分重要的作用。近期数据表明我国吸烟率呈上升趋势，香烟正在侵蚀着人们的身体健康和经济财富，并将深深影响下一代。国内外很多动物实验及流行病学研究均显示吸烟可降低雄（男）性生育能力，本课题组前期的研究也显示吸烟可对雄性小鼠生殖功能造成一定程度损伤。但目前吸烟所致雄（男）性生殖毒性的机制尚不明确，其中表观遗传调控在吸烟所致雄性生殖毒性中的作用国内外研究报道较少。本研究拟采用整体动物实验的方法，模拟人类吸烟状态，观察吸烟对雄性大鼠生殖机能的影响，探讨表观遗传修饰在吸烟所致雄性生殖毒性中的作用，旨在论证这一假说，揭示吸烟致雄性生殖毒性的表观遗传机理，为阐明戒烟对男性生殖健康的重要性提供理论依据，并为禁烟运动的顺利开展提供更有说服力的科学依据。

近期调查数据表明我国吸烟率呈上升趋势，香烟正在侵蚀着人们的身体健康和经济财富，并将深深影响下一代。国内外很多动物实验及流行病学研究均显示吸烟可降低雄（男）性生育能力，但目前吸烟所致雄（男）性生殖毒性的机制尚不明确，其中表观遗传调控在吸烟所致雄性生殖毒性中的作用国内外研究报道较少。本研究采用整体动物实验的方法，模拟人类吸烟状态，观察吸烟对雄性大鼠生殖机能的影响，探讨表观遗传修饰在吸烟所致雄性生殖毒性中的作用。结果发现：吸烟可导致雄性大鼠睾丸组织损伤，血清中睾酮(T)、卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)、胰岛素样生长因子-1 （IGF-1）水平下降。吸烟可激活线粒体凋亡通路中Apaf-1、capase-9、Bak、Bim基因mRNA及蛋白的表达，抑制Bcl-w、Ube2B基因mRNA及蛋白的表达，导致雄性大鼠睾丸细胞凋亡率增加，生殖细胞数量减少，生殖能力下降。吸烟可引起雄性大鼠睾丸组织中NO含量增高，使睾丸产生NO毒性作用，吸烟可抑制睾丸组织主要ATPase的活力，影响细胞能量代谢功能，使睾丸线粒体功能受损，从而影响睾丸功能。吸烟可降低雄性大鼠睾丸组织波形蛋白表达，影响抑制素B分泌，抑制ABP、Tf基因mRNA及蛋白的表达，导致睾丸支持细胞损伤。 吸烟可致雄性大鼠睾丸组织中HAT 活性上升，HDAC活性下降。通过miRNA芯片筛选出吸烟雄性大鼠睾丸组织中有5条差异性表达的miRNAs，其中，4条 miRNAs (miR-138-5p、miR-181d-5p、miR-19a-3p、miR-3588) 显著下调， 1条 miRNA (miR-155-5p) 显著上调， 生物信息学分析显示其预测的靶基因与细胞凋亡通路调控密切相关，提示miRNA在吸烟所致的睾丸毒性中起着关键作用。 本研究从下丘脑-垂体-睾丸轴、睾丸支持细胞损伤、睾丸细胞凋亡、表观遗传学调控等方面探讨吸烟所致雄性生殖毒性的相关机制，为阐明戒烟对男性生殖健康的重要性以及进一步进行人群流行病学研究提供了实验数据，并为禁烟运动的顺利开展提供了更有说服力的科学依据。