自噬与Nrf2/ARE信号通路在锰致leydig细胞氧化损伤中的作用及机制研究

Manganese (Mn), belonging to the environmental endocrine disruptors（EEDs）, is a common occupation poison. Data showed that Mn induces oxidative damage in the reproductive system, but the underlying mechanisms are poorly understood. Occupational epidemiologic studies indicated serious and irreversible reproductive injury after Mn exposures. Evaluation of reproductive oxidation for some EEDs such as cadmium suggests mechanism of autophagy and Nrf2/ARE signaling pathway, and they have shared activation pathway. Mn as another divalent ions in EEDs which causes toxicity in esticular cells, it is likely that autophagy and Nrf2/ARE signaling pathway can also work. This study aimed to investigate the characteristics of autophagy and Nrf2/ARE signaling pathway activation in the process of Mn induced Leydig cell(chosen for high autophagy rate) injury by cell experiment, and its regulation mechanism would be explored with autophagy inhibitors, and Nrf2 agonists and inhibitors. Some key protein in autophagy and Nrf2/ARE signaling pathways would be filtered, and their effects in the oxidative damage of Leydig cells induced by Mn would be further confirmed with animal experiment. Such findings will provide a scientific basis for further revealing the mechanism of male reproductive toxicity induced by Mn. It would also be meaningful to the research of new biomarkers, autophagy inhibitors and Nrf2 activators in reproductive toxicity.

锰属于环境内分泌干扰物（EEDs），是常见的职业毒物。据报道，锰对生殖毒性具有氧化损伤作用，但机制尚不清楚。流行病学调查显示，锰作业的工人，可发生严重的、不可逆的生殖损伤。在镉等的生殖研究，自噬是氧化损伤机制之一，而Nrf2/ARE是体内最重要的抗氧化信号通路，且两者具有共同激活途径。基于锰可致睾丸细胞损伤，与镉同属二价离子和EEDs，提出自噬和Nrf2/ARE信号通路可能是锰致睾丸细胞氧化损伤机制的假设。拟选择自噬频率最高的Leydig 细胞作为研究对象，探索自噬与Nrf2/ARE信号通路在锰致Leydig细胞氧化损伤中表达的特点，利用抑制剂与激动剂研讨其参与调控的机制及相互作用的关系；筛选出一些关键蛋白，用动物实验佐证其在锰致Leydig细胞氧化损伤中的作用。通过研究将为进一步揭示锰致雄性生殖毒性机制提供科学依据，并为寻找生殖毒性新的生物标志、抑制剂和激活剂等相关防治措施提供研究基础。

1、项目背景：.锰作为常见的职业毒物，其对生殖毒性具有氧化损伤作用，但机制尚不清楚。流行病学调查显示，锰作业的工人，可发生严重的、不可逆的生殖损伤。自噬是氧化损伤机制之一，而Nrf2/ARE是体内最重要的抗氧化信号通路，且两者具有共同激活途径。基于锰可致睾丸细胞损伤，提出自噬和Nrf2/ARE信号通路可能参与锰致睾丸细胞氧化损伤机制的假设。.2、主要研究内容：.（1）锰致leydig细胞的损伤作用及时间、剂量效应关系；.（2）锰是否激活自噬和Nrf2/ARE信号通路；.（3）锰致leydig细胞氧化损伤中自噬相关标志蛋白功能的影响；.（4）锰致leydig细胞氧化损伤中NRF2/ARE信号通路相关蛋白功能的影响；.（5）自噬对Nrf2/ARE信号通路的影响； .（6）Nrf2/ARE信号通路对自噬的影响；.（7）leydig细胞中锰含量与暴露剂量之间的关系。.3、重要结果：.（1）锰诱导TM3细胞氧化损伤激活了自噬和Nrf2信号通路； .（2）在一定剂量下自噬在锰致TM3细胞氧化损伤中起保护作用； .（3）在一定剂量下Nrf2信号通路在锰致TM3细胞氧化损伤中起保护作用； . （4）自噬和Nrf2信号通路在锰致TM3细胞氧化损伤中存在相互调控作用。.4、关键数据.（1）细胞实验：TM3染锰浓度分别为0、100 、200、300μmol/L，自噬与Nrf2信号通路相互调控机制方面，确定染锰致氧化损伤的最佳浓度为300μmol/L 。.（2）动物实验：7周龄SD雄性大鼠，共30只，分三组，分别进行腹腔注射生理盐水、7.5mg/kgMnCl2、15mg/kgMnCl2，染毒3个月。.（3）细胞和动物实验观察细胞形态和检测相应指标，其变化趋势基本一致。.5、科学意义.探索自噬和Nrf2/ARE信号通路在锰致leydig细胞氧化损伤之间的作用机制，为寻找生物标志、防治措施提供研究基础。