作者:敖红,林玲,阚海东,陈秉衡,张蕴晖
【摘要】 目的 研究邻苯二甲酸酯类对大鼠睾丸毒性作用的分子机制。方法 运用RT-PCR方法观察邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对大鼠子代不同发育阶段睾丸的苗勒氏管抑制物质(MIS)、雄激素结合蛋白(ABP)和抑制素(inhibin)表达水平的影响,并采用ELISA法检测DBP染毒后大鼠睾酮水平的变化情况。结果 与对照组比较,各DBP染毒组大鼠睾丸中MIS表达差异无统计学意义,血清总睾酮水平差异无统计学意义,但高剂量DBP(1000mg/kg)组睾丸支持细胞中ABP和抑制素(inhibin)的mRNA表达量显著减少,且与睾丸损害呈时间-效应关系。结论 环境内分泌干扰物DBP可干扰大鼠发育过程中睾丸支持细胞ABP和inhibin的表达,其对性腺发育的影响可能是DBP雄性生殖毒性的主要作用机制之一。
【关键词】 邻苯二甲酸酯类
近年来,塑料增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)被认为是一种环境内分泌干扰物,主要表现为雄性生殖发育毒性(染毒大鼠睾丸萎缩、附睾发育不良、尿道下裂等)〔1,2〕。本研究以DBP为邻苯二甲酸酯类(phthalates)的代表物,观察DBP对发育过程中F1代幼鼠睾酮(T)水平和雄激素结合蛋白(Androgen-binding protein,ABP)、抑制素(inhibin)、苗勒氏管抑制物质(MIS)基因表达影响,从调控雄性生殖系统的下丘脑-垂体-性腺轴角度探讨其生殖发育毒性的作用机制。
1 材料与方法
11 试剂 DBP(分析纯,纯度≥995%,上海溶剂厂);吐温-80(化学纯,符合Q/CYDZ-162-97,中国医药集团上海化学试剂公司);市售精制大豆油;大鼠睾酮酶联免疫试剂盒(美国Biotech公司);单克隆兔抗带状闭合蛋白1(zona cocludens1),ZO1)抗体(美国Zymed Laboratories公司)和四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC山羊抗兔IgG)(北京中山生物医学有限公司)。
12 剂量设置及试剂配制 共设3个染毒组,DBP染毒剂量依次为50,200,1000mg/kg。另设1个溶剂对照组(0mg/kg)。准确称取100g DBP置入干净的烧杯中,按1∶2比例加入吐温80和精制植物油,定容至500ml,为高剂量组;依次配制中剂量和低剂量组,溶剂对照组用1∶2的吐温80和植物油加蒸馏水配制而成,其中吐温80和植物油的用量同高剂量组。
13 动物来源及染毒方法
131 实验动物 SPF级Sprague-Dawley大鼠(上海西普尔-必凯实验动物有限公司),沪动合格证字152号,NO.02-4-20,雌性100只,体重(200±20)g,雄性50只,体重(300±30)g。
132 饲养条件 清洁级动物房,温度为(22±3)℃,相对湿度为50%~60%,人工照明,12h光照,12h黑暗。动物食用标准颗粒饲料,自由饮水。
133 染毒方式 孕鼠灌胃染毒,自妊娠第1d(gestation day 1,GD1)至哺乳期结束〔出生后21d(postnatal day 21,PND21)〕,每天1次,灌胃容积为05ml/(100g·bw)。停止染毒后,F1代雄鼠饲养至性成熟期PND70d。
134 实验设计 清洁级SD成年大鼠,适应性饲养1周后,按1∶2比例将雄、雌性大鼠合笼,合笼后每天清晨固定时间做阴道涂片,显微镜下查涂片上有无精子以确定是否受孕。查到精子后,将受孕大鼠取出,按体重随机分配至4个实验组,查到精子的当天确定为妊娠第0d(GD0)。2周交配试验结束后,弃去雄鼠和未怀孕的雌性大鼠,每个实验组由20只怀孕母鼠组成,自受孕第2d(GD1)开始,灌胃染毒至哺乳期结束(PND21);每天称重一次,并根据体重调节染毒容积;出生后4d(PND4)按照欧洲经济合作与发展组织(OECD)实验指南(No.414)要求〔3〕,为保持仔鼠营养的均衡性,进行窝标准化操作,即保持每窝8只仔鼠(4只雌鼠,4只雄鼠),不足8只的窝剔除,这样对照组、低剂量组和中剂量组各有16窝,高剂量组有14窝。F1代雄性仔鼠出生第1,4和21d,每组选取5只动物,无菌环境中,迅速取下睾丸组织,立即置于放在干冰上的无酶离心管中,-70℃保存至RNA抽提。
14 血清睾酮水平的测定 采用ELISA方法测定PND70d大鼠的血清睾酮水平,睾酮酶联免疫试剂盒(美国Biotech公司),按试剂盒说明进行操作。
15 RNA的提取 用TRIzol试剂一步法提取睾丸组织总RNA。
16 RTPCR引物 根据Genebank中SD大鼠的RNA序列,用Primer5引物设计软件自行设计ABP、Inhibinα和MIS的引物序列。βactin(470bp):Sequence 5′CGGATGTCCACGTCA CACTT3,antisequence 5′GTTGCTATCCAGGCTGTGCT3′;ABP(286bp):Sequence 5′ATCAACTGCTTGGGGTTCAC3′,antisequence 5′GAGCCTGGTCAGAGGCATAG3′;Inhibinα(208bp):Sequence 5′GCTCTACCAGGGAGCATGAG3′,antisequence 5′CACCTTCCTCCTAGCTGACG3′;MIS(307bp):Sequence 5′AGCAAGGCTTCCCTGACGGT3′,antisquence 5′CAGGGTATA GCACTAACAGG3′;GAPDH(153bp):Sequence 5′GTGCTGAGTATGTCGTGGAG3′,antisequence 5′TGTCATATTTCTCGTG
GTTC-3′。
17 RTPCR程序 向RTPCR反应液中加入1μl的引物及3μl的模板,混匀后放入PCR仪中反应。PCR扩增条件:50℃逆转录30min;94℃预变性2min;94℃ 30s,55~64℃ 30s[βactin和ABP的退火温度为56℃,inhibin、MIS和内标磷酸甘油醛脱氢酶(Glyceraldehyde3Phosphate Dehydrogenase,GAPDH)的退火温度为58℃],72℃ 60s,30~35次循环;72℃延伸10min。取5μl水浴产物与1μl加样缓冲液混匀,加至凝胶的加样孔中,电泳。电泳15~30min后在紫外灯下观察结电泳结果,在凝胶成像系统下成像扫描目标DNA片段的灰度,进行半定量分析。
18 统计方法 采用SPSS110软件,进行方差分析。
2 结果
21 PND1d F1代大鼠睾丸MIS表达(图1、表1) 结果可见,片断长度为304bps的性别分化相关基因MIS在对照组和各DBP染毒组大鼠睾丸中表达差异无统计学意义。
22 PND70d F1代大鼠血清睾酮水平 DBP宫内暴露和哺乳期染毒,F1代仔鼠生长至性成熟期后,取血清测定睾酮含量,以观察DBP对仔鼠睾酮水平的影响。结果表明随着染毒剂量的增大,F1代大鼠血清睾酮水平逐渐降低,但经统计学分析,各组间睾酮水平的差异无统计学意义(P>005)。