Vorl\u00e4ufige Studie \u00fcber die sch\u00fctzende Wirkung von Icariin, das den Nrf2-Signalweg aktiviert, gegen D-Galaktose-induzierte Verletzungen in Sertoli 15P-1-Zellen im Hoden der Maus
\nMit der kontinuierlichen Entwicklung von Wirtschaft und Gesellschaft und dem zunehmenden Druck auf das \u00dcberleben der Menschen ist Unfruchtbarkeit zu einem globalen Problem geworden. Untersuchungen haben ergeben, dass etwa 15% der Paare weltweit an Unfruchtbarkeit leiden, wobei etwa 50% auf m\u00e4nnliche Faktoren zur\u00fcckzuf\u00fchren sind und der Mechanismus noch nicht vollst\u00e4ndig verstanden ist. Die Sertoli-Zellen des Hodens sind die einzigen somatischen Zellen, die mit den spermatogenen Zellen in Verbindung stehen. Sie umgeben strukturell die spermatogonialen Stammzellen, die Spermatogonien und die verschiedenen Ebenen der spermatogenen Zellen und bilden durch verschiedene Tight-Junction-Proteine wie Occludin und Claudin-1 eine Blut-Hoden-Barriere. Die Forschung hat gezeigt, dass die Hodenst\u00fctzzellen verschiedene Wachstumsfaktoren wie den glial cell line derived neurotrophic factor (GDNF), das bone morphogenetic protein-4 (BMP4) und den stem cell factor (SCF) absondern, die die Vermehrung und Differenzierung der spermatogonialen Stammzellen regulieren und die Spermienbildung f\u00f6rdern. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass bei m\u00e4nnlichen Ratten, die w\u00e4hrend der Schwangerschaft sechswertigem Chrom ausgesetzt waren, die Expression der Tight-Junction-Proteine Occludin und Claudin-1 in den St\u00fctzzellen im Erwachsenenalter herunterreguliert wurde, was zu einer erh\u00f6hten Apoptose der spermatogenen Zellen und einer beeintr\u00e4chtigten Spermienproduktion f\u00fchrte. Bei Hitzestress werden die Sertoli-Zellen im Hoden von Rindern gesch\u00e4digt, und die mRNA-Spiegel von GDNF und SCF werden herunterreguliert, was zu einer Funktionsst\u00f6rung der Spermien f\u00fchrt. Daher k\u00f6nnte die Verbesserung der Struktur und Funktion der St\u00fctzzellen ein neuer Weg zur Behandlung m\u00e4nnlicher Unfruchtbarkeit sein.<\/p>\n
Epimedium ist eine traditionelle chinesische Heilpflanze mit n\u00e4hrenden Eigenschaften, die erstmals im \"Shennong Bencao Jing\" beschrieben wurde. Es wirkt tonisierend auf das Nieren-Yang, st\u00e4rkt Muskeln und Knochen und vertreibt Wind und Feuchtigkeit. Die moderne pharmakologische Forschung hat gezeigt, dass Epimedium erhebliche Auswirkungen auf die Verz\u00f6gerung des Alterns und die Verbesserung der m\u00e4nnlichen Fortpflanzungsfunktion hat. Sein Hauptwirkstoff ist Ikariin (ICA). Studien haben ergeben, dass ICA die Proliferation von prim\u00e4ren Sertoli-Zellen bei Ratten f\u00f6rdern und die Funktion der m\u00e4nnlichen Sertoli-Zellen verbessern kann. Die Forschung hat gezeigt, dass ICA die Fortpflanzungsfunktion von Ratten verbessern kann, indem es die mRNA-Expressionsniveaus von follikelstimulierenden Hormonrezeptoren und des Tight-Junction-Proteins Claudin-11 in den St\u00fctzzellen erh\u00f6ht und dadurch die antioxidative Stressresistenz des Hodengewebes verbessert. Der Nuclear Factor Erythroid Like 2 (Nrf2), als Hauptregulator des zellul\u00e4ren Abwehrsystems des K\u00f6rpers, reguliert die Expression einer Reihe von Genen, die f\u00fcr antioxidative Proteine und Proteine, die auf oxidativen Stress reagieren, kodieren, indem er sich an Enhancer-Sequenzen in der regulatorischen Promoter-Region von Antioxidant Response Elements (ARE) bindet, die Feinabstimmung der Reaktionen auf verschiedene Stressbedingungen und sch\u00e4dliche Angriffe koordiniert und eine Hom\u00f6ostase der zellul\u00e4ren Mikroumgebung erreicht. Die Forschung hat herausgefunden, dass Epimedium die durch oxidativen Stress verursachten Lebersch\u00e4den durch die Aktivierung von Nrf2 lindern kann. Unsere fr\u00fcheren Forschungen haben ergeben, dass ICA die DNA-Sch\u00e4den in den Hodenkeimzellen von nat\u00fcrlich alternden Ratten durch die Hochregulierung von Nrf2 lindern kann. ICA kann die Proteinexpression der Tight Junction-Proteine Occludin und Claudin-1 in der durch D-Gal induzierten Hodenst\u00fctzzelllinie TM4 der Maus hochregulieren. Allerdings gibt es derzeit keinen Forschungsbericht dar\u00fcber, ob ICA die durch D-Gal induzierten 15P-1-Zellsch\u00e4den durch den Nrf2-Signalweg verbessern kann. Fr\u00fchere Studien haben gezeigt, dass D-Gal eine Sch\u00e4digung der Tight Junctions in der Hodenst\u00fctzzelllinie TM4 der Maus induzieren kann. Daher wurden in diesem Experiment D-Galaktose (D-Gal) - induzierte 15P-1-Zellen als Schadensmodell verwendet, um die sch\u00fctzende Wirkung und den Mechanismus von ICA auf Sertoli-Zellsch\u00e4den durch den Nrf2-Signalweg zu untersuchen.<\/p>\n
In den letzten Jahren wurde Unfruchtbarkeit von der WHO als ein Problem der \u00f6ffentlichen Gesundheit anerkannt. Die Inzidenzrate der Unfruchtbarkeit in der Allgemeinbev\u00f6lkerung hat von Jahr zu Jahr zugenommen und betrifft etwa 15% der Paare im geb\u00e4rf\u00e4higen Alter in der Welt. Untersuchungen zeigen, dass in den Vereinigten Staaten und anderen westlichen L\u00e4ndern die Spermienzahl j\u00e4hrlich um 1,5% abnimmt, und es wird gesch\u00e4tzt, dass weltweit fast 70 Millionen Paare Opfer von Unfruchtbarkeit oder Sterilit\u00e4t geworden sind. Eine gro\u00df angelegte epidemiologische Untersuchung der WHO ergab, dass etwa die H\u00e4lfte der Unfruchtbarkeit von Paaren durch m\u00e4nnliche Faktoren verursacht wird, wobei der Mechanismus noch nicht vollst\u00e4ndig gekl\u00e4rt ist.<\/p>\n
Forschungen haben ergeben, dass D-Gal die Anzahl und Funktion der St\u00fctzzellen der Mauslinie TM4 verringern kann. Daher haben wir das D-Gal-Modell gew\u00e4hlt, um zu untersuchen, ob ICA die Sch\u00e4digung von 15P-1-Zellen lindern kann. In der Literatur wird berichtet, dass nach der Behandlung von Endothelzellen ECV-304 mit 35, 70 und 140 \u03bc M ICA die Zellhemmungsrate 1,2% betrug und keine signifikante Zytotoxizit\u00e4t auftrat. Die MTT-Ergebnisse dieses Experiments zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe, wenn ICA allein zur Behandlung von 15P-1-Zellen verwendet wurde, die IC50 bei einer Konzentration von 40 \u03bc M gr\u00f6\u00dfer als 50% war, was darauf hindeutet, dass ICA keine signifikante Zytotoxizit\u00e4t hatte. Unsere vorl\u00e4ufige Forschung ergab, dass ICA eine sch\u00fctzende Wirkung auf TM4-Zellsch\u00e4den hat, die mit D-Gal behandelt wurden, und eine signifikante proliferative Wirkung bei Konzentrationen von 0,5 und 1 \u03bc M hat. Die MTT-Ergebnisse dieses Experiments zeigten auch, dass ICA im Vergleich zur D-Gal-Behandlungsgruppe die Zell\u00fcberlebensrate in einer konzentrationsabh\u00e4ngigen Weise bei 0,125-1 \u03bc M erh\u00f6hte und eine signifikante f\u00f6rdernde Wirkung auf die Zellproliferation bei Konzentrationen von 0.5 und 1 \u03bc M. Die f\u00f6rdernde Wirkung von ICA wurde abgeschw\u00e4cht, wenn die Konzentration gr\u00f6\u00dfer als 1 \u03bc M war, was auf die l\u00e4ngere Stimulationszeit von D-Gal auf 15P-1-Zellen in diesem Experiment, eine schwerere Zellsch\u00e4digung und eine stark erh\u00f6hte Empfindlichkeit der gesch\u00e4digten Zellen gegen\u00fcber der Medikamentenstimulation zur\u00fcckzuf\u00fchren sein k\u00f6nnte, wodurch ein Ph\u00e4nomen der F\u00f6rderung bei niedriger Konzentration und der Hemmung bei hoher Konzentration auftritt. Hoden-Sertoli-Zellen sind somatische Zellen, die sich in den Hodenkan\u00e4lchen befinden und direkt mit den spermatogenen Zellen verbunden sind. Sie regulieren die Proliferation und Differenzierung der spermatogonialen Stammzellen und f\u00f6rdern die Spermienbildung durch die Sekretion verschiedener Zytokine wie GDNF, BMP4 und SCF. GDNF geh\u00f6rt zur Superfamilie der transformierenden Wachstumsfaktoren beta und ist ein wichtiger Faktor bei der Regulierung der Proliferation von Spermatogonien-Stammzellen. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der m\u00e4nnlichen Geschlechtszellen und der fr\u00fchen Hodenentwicklung. BMP4 und SCF sind wichtige Faktoren, die die Differenzierung von Spermatogonien-Stammzellen f\u00f6rdern. Fr\u00fchere Untersuchungen unserer Forschungsgruppe haben gezeigt, dass die Gesamtflavonoide von Epimedium die mRNA- und Proteinkonzentrationen von GDNF, BMP4 und SCF, die von den Sertoli-Zellen in nat\u00fcrlich alternden Rattenhoden sezerniert werden, hochregulieren und die Sekretionsfunktion der Sertoli-Zellen verbessern k\u00f6nnen. Die Ergebnisse zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die mRNA- und Proteinexpressionsniveaus der von Sertoli-Zellen sezernierten Faktoren nach der D-Gal-Behandlung signifikant abnahmen, w\u00e4hrend die mRNA- und Proteinexpressionsniveaus der von Sertoli-Zellen sezernierten Faktoren in 15P-1 nach der ICA-Behandlung signifikant hochreguliert wurden. ICA kann die Sekretionsfunktion von 15P-1 Hoden-Sertoli-Zellen verbessern.<\/p>\n
Die Tight Junctions zwischen den St\u00fctzzellen sind die wichtigste Komponente der Blut-Hoden-Schranke, zu der vor allem die drei Transmembran-Proteinfamilien Occludin, Claudin und Adh\u00e4sionsproteine sowie die zytoplasmatische Proteinfamilie der Blocking Junction geh\u00f6ren. Die engen Verbindungen zwischen den Zellen sch\u00fctzen nicht nur die Fortpflanzungszellen vor dem Eindringen des Immunsystems und sorgen f\u00fcr ein gutes physiologisches Umfeld f\u00fcr die Spermatogenese, sondern erm\u00f6glichen es auch den pr\u00e4- und postfeinen Spermatozyten, die Blut-Hoden-Schranke regelm\u00e4\u00dfig zur weiteren Entwicklung zu passieren. Forschungen haben ergeben, dass Occludin und Claudin die am fr\u00fchesten identifizierten Tight Junction-Membranproteine sind und dass die F\u00e4higkeit zur Bildung der Tight Junction und die epitheliale Barrierefunktion haupts\u00e4chlich durch Claudin vermittelt werden. Eine andere Studie hat gezeigt, dass die Injektion von synthetischem Occludin-Peptid in Rattenhoden die meisten Spermatogonien nach 27 Tagen reversibel abt\u00f6ten kann, w\u00e4hrend das Ausschalten von Occludin in vitro auch zu einer Abnahme der Tight-Junction-Funktion der St\u00fctzzellen f\u00fchren kann. Die Ergebnisse dieses Experiments zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die Expression des Tight Junction-Proteins in 15P-1-Zellen nach einer D-Gal-Behandlung abnahm, w\u00e4hrend die Expression des Tight Junction-Proteins in 15P-1-St\u00fctzzellen nach einer ICA-Behandlung signifikant erh\u00f6ht war. ICA hat eine sch\u00fctzende Wirkung auf die Sch\u00e4digung des Tight Junction-Proteins in 15P-1-Tr\u00e4gerzellen.<\/p>\n
Wenn sich der K\u00f6rper in einem normalen Zustand befindet, rekrutiert das Kelch-\u00e4hnliche ECH-assoziierte Protein-1 (Keap1) Nrf2 und bildet einen Komplex im Zytoplasma, der durch Ubiquitin-Protease abgebaut wird. Wenn oxidativer Stress auftritt, dissoziiert Nrf2 von Keap1, und Nrf2 wird vom Zytoplasma in den Zellkern verlagert, um an ARE zu binden und die Transkription nachgeschalteter Schutzgene wie HO-1 und NQO1 zu aktivieren, um dadurch oxidativen Stresssch\u00e4den zu widerstehen, die durch verschiedene Stimuli im K\u00f6rper verursacht werden. Unsere fr\u00fchere Forschung hat gezeigt, dass ICA die Hoden-DNA-Sch\u00e4den bei nat\u00fcrlich alternden Ratten lindern und den altersbedingten R\u00fcckgang der Fortpflanzungsfunktion durch die Aktivierung des Nrf2\/HO-1-Signalwegs verbessern kann. Dies legt nahe, dass die Verbesserung der spermatogenen Dysfunktion durch ICA mit dem Nrf2-Signalweg zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnte. Fr\u00fchere Studien haben gezeigt, dass ICA die D-Gal-induzierte Sch\u00e4digung der Hodenst\u00fctzzellen der TM4-Zelllinie verbessern kann. Daher wurden in dieser Studie mittels Western Blot die Proteine des Nrf2-Signalwegs nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die Expressionsniveaus der wichtigen Nrf2-Wegproteine Nrf2, HO-1 und NQO-1 in 15P-1-Zellen nach D-Gal-Stimulation signifikant herunterreguliert wurden, w\u00e4hrend sie nach ICA-Verabreichung signifikant erh\u00f6ht wurden. Anschlie\u00dfend wiesen wir die Expression und Lokalisierung von Nrf2 mittels Immunfluoreszenztechnik nach. Im Vergleich zur normalen Kontrollgruppe war die Fluoreszenzexpression von Nrf2 im Kern von 15P-1-Zellen in der D-Gal-Behandlungsgruppe geschw\u00e4cht, verbesserte sich aber nach der ICA-Behandlung. Die obigen Ergebnisse legen nahe, dass die funktionellen und strukturellen Sch\u00e4den der 15P-1-Zellen mit der Herunterregulierung des Nrf2-Signalwegs zusammenh\u00e4ngen, was zu einer Abnahme der zellul\u00e4ren antioxidativen Kapazit\u00e4t f\u00fchrt. ICA k\u00f6nnte die Sch\u00e4digung der 15P-1-Zellen durch eine Erh\u00f6hung ihrer antioxidativen Kapazit\u00e4t verbessern.<\/p>\n
Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass ICA die Expression der mit der Sekretion verbundenen Proteine GDNF, BMP4 und SCF sowie der mit der tight junction verbundenen Proteine Occludin und Claudin-1 in 15P-1-Zellen durch die Aktivierung des Nrf2-Signalwegs hochregulieren und dadurch die D-Gal-induzierten Sch\u00e4den in 15P-1-Zellen verbessern kann. Dieses Experiment hat eine theoretische Grundlage f\u00fcr unsere nachfolgende Forschung \u00fcber die sch\u00fctzende Wirkung und den Mechanismus von ICA auf Keimzellen gelegt, um den Anwendungswert der chinesischen Kr\u00e4utermedizin Epimedium im Fortpflanzungssystem besser zu erforschen und neue Wege f\u00fcr die klinische Behandlung der m\u00e4nnlichen Unfruchtbarkeit aufzuzeigen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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