代谢小分子甜菜碱及重要基因FSTL3在孕期DBP暴露致子代精子生成障碍传代效应中的作用及机制研究

【作者】 袁蓓蕾； 吴炜； 陈敏健； 顾颢； 郭丹； 王心如；

【机构】 南京医科大学公共卫生学院卫生毒理系生殖医学国家重点实验室；

【摘要】 【目的】研究代谢小分子甜菜碱以及FSTL3基因在孕期暴露邻苯二甲酸二丁酯(DBP)致子代雄性精子生成障碍传代效应中的作用及其机制,也为研究DBP的雄性生殖毒性提供新的观点。【材料和方法】将孕鼠随机分为对照组和处理组,在孕7-14天,分别给予对照组玉米油和处理组500 mg/kg/day的DBP灌胃处理。F1代成年后的雄性大鼠和不同窝的雌鼠交配得到F2代,同理得到F3代大鼠。此外,为了研究孕期DBP染毒对子代精子生成障碍的影响是通过雄性或雌性生殖系传递,设立F2代处理组与野生型雌鼠交配为TM组,野生型雄鼠交配的为TF组。收集F1-F3代成年雄鼠的精子、血清与睾丸组织。对精子数量以及活力进行分析,血清进行激素水平检测。采用CE-TOFMS技术,分析F1和F3代睾丸组织的代谢组学相关内容,寻找处理组与对照组的差异代谢小分子;使用Ilumina Hiseq 2500测序平台,HiSeq V4 PE125 lane sequencing测序技术,分析差异表达的RNA,通过G0分析进行富集,寻找关键基因。【结果】F1-F3代处理组与对照组相比精子数量均显著降低,TM和TF组没有显著差异;F1-F3代血清睾酮水平均降低,TM和TF组没有显著差异。在检测的338种小分子物质中,F1和F3代睾丸组织可共有227种物质能够检测到,这些物质能够将对照组和处理组很好的区分开。其中F1代差异的有13种,F3代有56种,随着代数的增加,差异小分子物质数量也相应变多。F1和F3代共同有差异小分子物质4种,在这4种小分子物质中,甜菜碱可以作为甲基的供体,与甲基化的改变有密切关系,在F1和F3代处理组的含量均显著升高。代谢甜菜碱的BHMT酶是将甲基转运到甲基循环的关键中间酶,结果显示,BHMT的mRNA和蛋白表达水平在处理组均显著降低。分析差异表达的mRNA,通过G0分析对差异表达基因进行富集,发现差异表达基因主要集中在精子生成、生长发育和胚胎发育等相关通路中,精子生成相关基因Fst13在F1-F3代表达均升高,其启动子区的甲基化在F1代显著降低,F3代睾丸组织的总体甲基化水平显著降低。【结论】孕期暴露DBP可以导致子代雄性精子生成障碍的传代效应,其作用机制是由BHMT酶活性降低引起代谢小分子甜菜碱提供的甲基减少,使得总体甲基化降低,精子生成相关基因的启动子区的甲基化降低,最终影响了精子的生成。更多还原