基于线粒体氧化应激及ERK1/2、PI3K/Akt信号的通精灵调控精索静脉曲张大鼠生精细胞凋亡的机制

Varicocele (VC) is a common cause of male infertility, but there are only several therapeutic methods for male infertility with varicocele.Oxidative stress(OS) .and spermatogenic cell apoptosis is one of the most importmant mechanism of VC,Tongjingling(TJL, a Chinese herbal medicine compound preparation) has demonstrated good prospects for prevention and treatment of the disease. We speculate that mitochondria cell apotsosis by OS might be the main pathway of spermatogenic function harms caused by VC,Tongjingling Compound shouled inhibt spermatogenic cell in rat wihth VC by adjusting the testosterone, mitochondrial target, ERK1/2 and PI3K/Akt signal pathway activated by reactive oxygen species (ROS).The study will be carried out as followings:In vivo,rats with experimental left VC induced by partial ligation of the left renal vein will be given Tongjingling, the changes of mitochondria ultrastructure and main genes and proteins involved in apoptosis will be observed by technology of molecular biology.In vitro, we will culture spermatogenic cells which will be intervened with Tongjinling drug serum, then extract mitochondria; apoptosis and cell cycles, Ca2+, mitochondrial trans membrane potential change, ROS all will be detected. To confirme on which signaling pathway effect of Tongjingling depend, we will separate spermatogenic cells from model rats in vitro, being helpful to eplore relationships among Tongjingling,ROS,and mitochondrial spermatogenic cell apoptosis in animal models in vivo and spermatogenic cells in vitro.

精索静脉曲张（varicocele,VC）是男性不育症常见病因，目前缺乏有效防治措施。氧化应激和生精细胞凋亡是其关键病理机制之一，复方通精灵对该病防治作用已展示良好的应用前景，我们推测：“活性氧（ROS）引起精索静脉曲张生精细胞线粒体途径的过度凋亡可能是造成生精功能损伤的重要机制之一；通精灵有可能是通过调节睾酮合成，干预ROS介导的ERK1/2、PI3K/Akt 信号转导、线粒体途径发挥其抑制精索静脉曲张大鼠生精细胞凋亡作用。”通过体内观察通精灵对模型大鼠睾酮合成、生精细胞凋亡及线粒体超结构和功能影响，检测关联基因与信号通路以及生精细胞凋亡相关蛋白。体外培养生精细胞，检测通精灵含药血清对生精细胞生长及凋亡周期、线粒体△ψm 、Ca2+含量、ROS量等影响；体外分离模型大鼠生精细胞线粒体，证实通精灵药效发挥依赖的信号级联。在动物和体外细胞水平探讨通精灵、ROS、线粒体途径生精细胞凋亡的关系。

精索静脉曲张（varicocele,VC）是男性不育症常见病因，目前缺乏有效防治措施。氧化应激和生精细胞凋亡是其关键病理机制之一，复方通精灵对该病防治作用已展示良好的应用前景，我们围绕科学假说：“活性氧（ROS）引起精索静脉曲张生精细胞线粒体途径的过度凋亡可能是造成生精功能损伤的重要机制之一；通精灵有可能是通过调节睾酮合成，干预ROS介导的ERK1/2、PI3K/Akt 信号转导、线粒体途径发挥其抑制精索静脉曲张大鼠生精细胞凋亡作用。”通过体内观察通精灵对模型大鼠睾酮合成、生精细胞凋亡及线粒体超结构和功能影响，检测关联基因与信号通路以及生精细胞凋亡相关蛋白。体外培养生精细胞，检测通精灵冻干粉对生精细胞生长及凋亡周期、线粒体△ψm 、Ca2+含量、ROS量等影响；体外培养大鼠生精细胞，证实通精灵药效发挥依赖的信号级联。在动物和体外细胞水平探讨通精灵、ROS、线粒体途径生精细胞凋亡的关系。研究发现 VC可以导致大鼠睾丸组织氧化水平升高、生殖激素紊乱、组织结构损伤、影响精子DNA完整性。基于“肝肾同源”理论创制的通精灵可能是通过调节睾酮合成关键基因和蛋白StAR、P450scc、3β-HSD表达，减轻减轻睾丸组织氧化损伤，保护精子DNA完整性，减轻生精细胞损伤。VC模型大鼠生精细胞线粒体损伤明显，线粒体膜结构和功能的改变导致Cyt-c由线粒体膜间隙释放到胞浆中，激活Caspase凋亡级联反应，导致生精细胞过度凋亡。通精灵可能通过保护生精细胞线粒体结构，减少线粒体Cyt-c释放，抑制级联反应上游凋亡启动因子Caspase-9的高表达，降低下游凋亡执行因子Caspase-3的表达，从而调节线粒体途径引起的VC大鼠生精细胞过度凋亡。ERK1/2和PI3K/Akt信号通路在VC诱导的生精细胞凋亡过程中发挥了重要作用。VC使ERK1/2和PI3K/Akt信号通路抗凋亡功能受到抑制，线粒体途径细胞凋亡被激活，促凋亡蛋白Bad增加，抗凋亡蛋白Bcl-2减少，最终导致生精细胞过度凋亡。通精灵可以调节ERK1/2、PI3K/Akt信号通路，活化ERK1/2、Akt蛋白，抑制生精细胞过度凋亡，为中医药治疗VC不育提供了新的思路。