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睾丸间质细胞的主要功能是产生睾酮,对雄性生殖系统的发育和众多生殖功能的维持是必不可少的。炎症是导致男性生育功能低下和男性不育的一个重要因素,可能机制是炎性因子抑制了睾丸间质细胞睾酮合成功能以致男性生育能力降低。本研究在动物和细胞水平上,从三个部分逐步探究炎性因子对大鼠睾丸间质细胞及其再生过程中睾酮合成的影响和机制。 (1)体外长期维持大鼠成年睾丸间质细胞睾酮合成能力的条件建立 因黄体生成素(luteinizing hormone,LH)诱导的原代睾丸间质细胞睾酮合成的功能在体外只能维持3-5天,使得探究各种调控因子或环境毒物对睾丸间质细胞的慢性影响严重受限。此研究的主要目标是建立足以维持LH刺激的睾丸间质细胞合成睾酮能力维持至少一个月的体外培养系统。分离原代挪威大鼠睾丸间质细胞,并采用不同的培养基和不同浓度的LH及各种细胞因子、激素培养2-4周。研究发现,DMEM/F12和M199(体积比=1:1)培养基联用LH(0.2ng/ml)、胰岛素(10?g/ml)、重组人血小板衍生生长因子-AA(10ng/ml)、脂蛋白(0.25mg/ml)和马血清(1%)可以在体外维持睾丸间质细胞合成睾酮至少4周。并且,采用此系统检测发现,环境剂量的邻苯二甲酸单乙基己酯短期暴露1天对睾丸间质细胞睾酮合成并无影响,但长期染毒2周则抑制睾丸间质细胞睾酮合成。 (2)睾丸内炎性因子对大鼠睾丸间质细胞睾酮合成的影响 与年轻人相比,老年人血浆中的全身性炎性因子包括TNFα、IL-1α、IL-1?、IL-6、CRP和TGF?明显增加。部分证据表明IL-1α、IL-1β、IFNγ、TNFα、IL-2、IL-6和TGFβ可以抑制睾丸间质细胞合成雄激素。本研究探究了年轻和老化睾丸间质细胞睾丸内炎性因子的差异,同时利用第一部分建立的睾丸间质细胞体外长期培养系统探究老年睾丸间质脱离了睾丸内环境后睾酮合成能力是否可以得到改善。从4-6个月龄和18-24个月龄大鼠中取出年轻、年老正常和年老萎缩睾丸,收集睾丸液,用酶联免疫吸附法测定三种睾丸内炎症因子水平并比较其差异。此外,分离三种睾丸间质细胞,并在无血清的培养基中,用LH(0-30ng/ml)培养2周后,对睾酮合成关键基因和蛋白水平进行测定。结果发现,年轻睾丸和老年正常睾丸内睾丸液无差异,但与前二者比较,老年萎缩睾丸内分泌的睾丸液显著增加,而且老年萎缩睾丸液中IFNγ、MIP-1α、IL-1α、IL-1?、IL-5、IL-6、IL-15、IP-10、Rantes和TGF?炎性因子较年轻睾丸显著增加。在LH短时间刺激下,无论老年正常还是老年萎缩睾丸间质细胞产生的睾酮都低于年轻睾丸间质细胞,老年正常和老年萎缩细胞产生的睾酮分别只有年轻睾丸间质细胞的 50%和25%。但培养2周后,年轻和年老正常睾丸间质细胞产生的睾酮与第一天比下降了80%。但老年萎缩睾丸间质细胞产生的睾酮相对于第一天却增长了2倍。分析发现,只有年老萎缩睾丸脱离睾丸内炎性环境在体外培养 2 周后 Cyp11a1、Cyp17a1 和 Lipe 基因和对应蛋白水平上调,提示老化萎缩睾丸内炎性因子抑制睾丸间质细胞的睾酮合成,也说明老化加速只发生在萎缩睾丸,因为脱离睾丸内炎性环境后,只有老年萎缩睾丸间质细胞合成睾酮能力能够恢复,而老年正常细胞不能恢复。 (3)炎性因子白介素-6(interleukin 6,IL-6)对大鼠成年睾丸间质细胞再生过程睾酮合成的影响及机制 炎症可以引起性腺机能减退,部分炎性细胞因子包括IL-6释放进入血循环,可能抑制睾丸间质细胞的发育。第二部分实验也证明了部分炎性因子抑制老年萎缩睾丸间质细胞的睾酮合成。本研究目的是探讨 IL-6 对大鼠睾丸间质细胞再生过程中睾酮合成的影响及机制。本实验使用腹腔注射乙烷二甲烷磺酸盐(EDS)消除成年大鼠睾丸内睾丸间质细胞后,分别采用睾丸内注射IL-6(0、10和100ng/睾丸)和在体外采用IL-6(0、1、10和100ng/ml)处理培养的曲细精管,以探索IL-6对大鼠睾丸间质细胞再生过程中睾酮合成的影响。注射EDS后14至28天内,睾丸内每天注射 IL-6(10 和 100ng/睾丸)抑制睾丸间质细胞的再生,表现为血清睾酮水平降低(100 ng/睾丸组是对照的21.6%)、睾丸间质细胞基因(Lhcgr、Star、Cyp11a1、Cyp17a1和Hsd17b3)表达下调以及睾丸间质细胞数减少。在含有LH和锂(lithium,Li)的培养基中,曲细精管表面的睾丸间质干细胞在体外能够分化到睾丸间质细胞谱系。IL-6浓度依赖性地降低培养基中睾酮水平并下调Lhcgr、Cyp11a1、Cyp17a1、Hsd17b3和Insl3的mRNA水平。此外, Janus激酶1(JAK)抑制剂(filgotinib)和信号传导及转录活化因子3(STAT3)抑制剂(S3I-201)能够拮抗IL-6的抑制作用,表明IL-6可能是通过JAK-STAT3信号通路抑制睾丸间质细胞再生过程中睾酮的合成。