【摘 要】
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研究目的:电离辐射技术在现代生产和生活过程中被广泛应用,在高效应用电离辐射技术时如何防治电离辐射对正常组织的损伤已经是一项亟待解决的难题。造血系统、消化系统等辐射敏感组织在辐射损伤防护方面已经进行较深入的研究,但生殖系统的辐射损伤防护尚在基础研究阶段。为有效预防睾丸生殖系统的辐射损伤,本课题首先建立睾丸辐射损伤模型,应用RNA-seq技术发现潜在损伤机制,探索及验证靶向抑制p38MAPK信号通路能
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金编号:81960104、82073484、81860026）； 江西省自然科学基金项目（基金编号:2020ACB206009）； 江西省研究生创新专项（YC2020-S044）；
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研究目的:电离辐射技术在现代生产和生活过程中被广泛应用,在高效应用电离辐射技术时如何防治电离辐射对正常组织的损伤已经是一项亟待解决的难题。造血系统、消化系统等辐射敏感组织在辐射损伤防护方面已经进行较深入的研究,但生殖系统的辐射损伤防护尚在基础研究阶段。为有效预防睾丸生殖系统的辐射损伤,本课题首先建立睾丸辐射损伤模型,应用RNA-seq技术发现潜在损伤机制,探索及验证靶向抑制p38MAPK信号通路能否缓解睾丸辐射损伤,为睾丸辐射损伤防护提供新思路和新方法。研究方法:建立不同剂量x-射线全身辐射致小鼠睾丸损伤和全身辐射后不同时间点小鼠睾丸损伤模型;建立p38MAPK抑制剂SB203580缓解辐射致睾丸损伤模型。利用HE染色观察附睾和睾丸组织结构、分析生精小管面积和周长。利用TUNEL染色检测睾丸细胞凋亡情况。利用免疫组织化学染色观察睾丸组织PLZF、SOX9、Brd U阳性细胞数和p-p38MAPK的表达。利用RNA-seq技术检测和分析辐射后睾丸组织中的差异表达基因并进行富集分析。利用q PCR技术检测睾丸中Mapk14、Mef2c、MAX、Atf2、Ddit3和Ap1m1等基因表达。利用蛋白印迹检测辐射后睾丸组织中p38MAPK和p-p38MAPK的蛋白表达量。研究结果:（1）辐射后睾丸一般情况和精子质量:与正常组比较,4Gy和6Gy电离辐射导致睾丸系数与睾丸体积明显减小（p＜0.05或p＜0.01）,畸形精子数明显增多（p＜0.01或p＜0.001）,6Gy照射后精子数量明显减少（p＜0.01）;6Gy照射后24h,精子畸形率明显升高（p＜0.05）,照射后7d精子运动率明显降低（p＜0.05）,照射后6w和8w,睾丸系数和睾丸体积显著降低（p＜0.001）,精子畸形率显著升高,精子运动率和密度明显降低（p＜0.01或p＜0.001）,在6Gy照射后6w和8w的附睾中未见精子。（2）辐射对睾丸组织结构和生殖细胞数量变化的影响:与未照射组比较,4Gy和6Gy照射组小鼠生精小管的面积和管径均显著减小（p＜0.001）;6Gy照射后支持细胞数量增加（p＜0.01）。6Gy照射后6w和8w小鼠睾丸生精小管明显缩小,不规则生精小管增多,管腔变大,生殖上皮明显变薄,生殖细胞缺失且存在大量空泡,管径和面积均显著减少（p＜0.001）。与未照射组比较,6Gy照射后24h和7d,精原干细胞数量明显减少（p＜0.05或p＜0.001）,支持细胞数量增加（p＜0.05或p＜0.001）。（3）辐射对睾丸细胞增殖和细胞凋亡的影响:与未照射组比较,6Gy照射后24h和7d,Brd U阳性细胞数明显减少（p＜0.001）。与未照射组比较,6Gy照射后7d和6w,TUNEL阳性细胞数明显增加（p＜0.01或p＜0.001）。（4）RNA测序技术检测辐射损伤睾丸组织的差异基因表达:与未照射组比较,辐射后8周睾丸组织中有969个差异基因表达,其中862个基因表达升高,107个基因表达下降。GO富集的差异基因中p38MAPK信号通路相关基因表达显著升高（p＜0.05或p＜0.001）。（5）辐射激活睾丸p38MAPK信号通路:与未照射组比较,照射后4w小鼠睾丸中p-p38MAPK表达量显著升高（p＜0.001）,辐射可激活睾丸p38MAPK通路。（6）SB203580抑制p38MAPK信号通路:与照射组相比较,SB203580能显著抑制照射引起的p38MAPK信号通路激活（p＜0.05）。（7）SB203580促进部分睾丸辐射损伤恢复:与照射组比较,SB203580处理显著增加辐射后小鼠的精子数量（p＜0.05）、生精小管面积和直径（p＜0.05）及支持细胞数量（p＜0.05）,SB203580可改善辐射后睾丸组织损伤。结论:1、电离辐射可损伤睾丸和附睾组织,导致精子质量显著降低,辐射导致睾丸组织损伤呈辐射剂量和时间依赖性。2、电离辐射能显著改变睾丸组织基因表达,其中p38MAPK信号通路呈现激活状态。3、p38MAPK信号通路抑制剂SB203580可部分改善辐射导致的睾丸组织损伤,加速精子质量的恢复。
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