1,25(OH)2D在维持雄性生殖功能及延缓生殖衰老中的作用和机制研究

Vitamin D deficiency plays an important role in the development of male infertility.Exogenous synthetic 1,25(OH)2D analogues have been reported to efficiently treat male infertility. However, the mechanism of 1,25(OH)2D function in male reproductive system is poorly understood.To investigate whether 1,25(OH)2D① contributes to the maintaintment of normal male fertility through its indirect effects mediated by extracellular calcium and phosphorus, and② exerts its postponing male reproductive senescence effect through its antioxidate effect, 1α(OH) ase-/- male mice and their wild-type male littermates during the ages of 5-13weeks or 32-40weeks will be explored. In this study, mice will be given different treatments including: high calcium and phosphorus diet; exogenous 1,25(OH)2D administration and antioxidants treatment. Phenotypes of these animals will be analyzed in reproductive system by techniques of histopathology,cell biology and molecular biology. This study will be to determine (1)whether the high calcium and phosphorus diet could rescue the reproductive dysfunctions in 5-13-week-old 1α(OH) ase-/- male mice and (2)whether exogenous 1,25 (OH) 2D, or antioxidants could ameliorate reproductive aging in 32-40-week-old 1α (OH) ase-/- male mice.Results from this study will elucidate the melacular mechanism of action of calcium and phosphorus or 1,25 (OH) 2D in maintaining male fertility and postponing reproductive senescence, thus will provide a theoretical basis for its clinical applications to prevent and treat male infertility and to postpone reproductive aging.

维生素D缺乏是现代社会导致男性不育的一个重要因素，外源性1,25(OH)2D类似物有治疗男性不育的作用，但其作用机制研究还十分贫乏。为了研究1,25(OH)2D是否经细胞外钙磷介导维持雄性正常的生殖功能，是否通过其抗氧化作用发挥延缓雄性生殖衰老的作用，5-13或32-40周龄同窝野生型和1α(OH)ase-/-雄性小鼠将给予正常饮食、高钙磷饮食、1,25(OH)2D或抗氧化剂，从组织病理学、细胞生物学和分子生物学等方面系统地比较分析上述各组动物之间生殖系统的表型差异, 观察（1）高钙磷饮食能否纠正5-13周龄1α(OH)ase-/-雄性小鼠生殖功能异常；（2）外源性1,25(OH)2D或者抗氧化剂能否改善32w-40周龄1α(OH)ase-/-雄性小鼠的生殖衰老，似阐明1,25(OH)2D或钙磷影响雄性生殖功能和生殖衰老的分子机制，为临床治疗男性不育和延缓生殖衰老提供新的靶标和理论依据。

为了明确1,25(OH)2D是否经细胞外钙磷介导维持雄性正常的生殖功能，6-14周龄同窝野生型和1α(OH)ase-/-雄鼠将给予正常饮食或高钙磷饮食，并比较分析各组动物之间生殖系统的表型差异, 结果显示：与正常饮食的野生型雄鼠相比，相同饮食14周龄1α(OH)ase-/-雄性小鼠表现为低钙、低磷血症，生育能力明显降低，甚至不育；血清性激素水平下降；生精细胞增殖减少，凋亡增加；附睾尾部精子数量减少，形态异常，活力降低。蛋白组学的结果显示Prdx1、Prdx4和iASPP在1α(OH)ase-/-小鼠睾丸组织中表达明显下调。进一步检测发现1α(OH)ase-/-小鼠睾丸组织氧化应激增强,p53信号通路被激活。当给予高钙磷饮食后，14周龄的1α(OH)ase-/-雄鼠的生育能力恢复正常，血清性激素水平、睾丸组织形态、精子的数量和活力以及生精细胞的增殖和凋亡水平均等到纠正，p53信号通路相关蛋白的表达水平恢复正常。然而，高钙磷饮食只能部分纠正1α(OH)ase-/-雄鼠睾丸组织的氧化应激水平。为了明确1,25(OH)2D缺乏导致氧化应激增强是否导致1α(OH)ase-/-雄鼠生殖衰老，高钙磷饮食至32周龄的野生型和1α(OH)ase-/-雄鼠将给予生理盐水或抗氧化剂NAC至40周龄，并对生殖表型进行分析。结果显示：高钙磷饮食至32周龄的1α(OH)ase-/-雄鼠与野生型小鼠相比睾丸组织中氧化应激增强,生育能力降低；血清性激素水平下降；睾丸组织形态学检测并无明显差异，但是生精细胞的增殖减少，凋亡增加；附睾尾部的精子数量减少，但精子活力并无明显变化。当联合给予抗氧化剂NAC至40周龄后发现，高钙磷饮食的1α(OH)ase-/-雄鼠的生育能力恢复至正常水平，生殖表型得到纠正。以上结果显示：在雄性生殖系统中，1,25(OH)2D（1）经细胞外钙磷介导维持雄性正常的生殖功能，（2）通过其抗氧化作用延缓雄性生殖衰老。