生化学と分析生化学

概要

バイオアメリカ 2016 : ヒ素誘発マウスの精巣の分子プロファイリング - Akhileshwari Nath - SS 病院および研究機関

アキレシュワリ ナス、JK シン、プリヤンカ、アシーム クマール アンシュ、サッキダナンド ベヘラ、チャンダン クマール シン

ヒ素は強力な環境毒物であり、食物連鎖を通じて生物系に影響を及ぼして毒性を引き起こし、さまざまなシグナル伝達経路を乱して免疫系を抑制し、最終的にさまざまな病気を引き起こします。以前の研究では、ヒ素の影響を受けた地域で広範な調査作業が行われ、飲料水と血液サンプルが収集されました。組織サンプルは、SS病院および研究機関で癌患者から収集されました。飲料水、血液、組織サンプルでヒ素のレベルが著しく高いことが確認された後、本研究に着手しました。本研究は、マウスモデルの精巣細胞におけるヒ素の影響と、精巣遺伝子発現に対するその影響を観察するために行われました。亜ヒ酸ナトリウムは、スイスアルビノマウスに2 mg/kg体重でさまざまな期間投与されました。ヒ素の評価は、原子吸光分光光度計で行いました。DNA損傷を観察するためにTUNELアッセイを行い、亜ヒ酸ナトリウムを投与したマウスモデルでのmRNA発現プロファイルを観察するためにマイクロアレイ分析を実施しました。スイスアルビノマウスの精巣にヒ素が高濃度に蓄積していることが判明しました。ヒ素を投与されたスイスアルビノマウスの精巣細胞には、顕著な DNA 損傷が認められました。さらに、いくつかの遺伝子の mRNA の発現が変化しています。本研究では、ヒ素が精巣細胞に影響を及ぼし、DNA 損傷を引き起こして精巣遺伝子発現を変化させると結論付けることができます。したがって、私たちの結果は、ヒ素が高濃度に蓄積したマウスでは遺伝子発現が変化していることを示唆しています。スイスアルビノマウスの精巣組織に対するヒ素の影響を調査しました。メタ亜ヒ酸ナトリウム (NaAsO2) を 30、45、60 日間、飲水を通じて各マウス (25±30 g) に 30 mg/L および 40 mg/L の用量で投与しました。処理後、精巣を摘出し、重量を測定し、組織病理学的評価のために処理しました。結果は、ヒ素を投与されたマウスは、投与量に応じて精細管の直径と、休止期精母細胞、パキテン期精母細胞、精原細胞を除く第 7 段階精子細胞などのさまざまな配偶子形成細胞集団が緩やかに減少したことを示した。ライディッヒ細胞萎縮は投与量に応じて大幅に増加し、マウスの精子形成に対するヒ素の正確な影響を示した。これらの観察結果は、上記で投与された組織内のライディッヒ細胞集団の緩やかな減少によって裏付けられた。最終的に、上記効果はマウスの精巣におけるヒ素の毒性効果を証明している。ヒ素は、自然発生および人為的発生により環境中に大量に存在する。汚染された飲料水の摂取は、ヒトがヒ素にさらされる主な経路である。ヒ素への曝露は、ヒトにおいて急性毒性と慢性毒性の両方を引き起こす。ヒトのヒ素曝露は、皮膚がん、糖尿病、肝臓、腎臓、中枢神経系障害などの深刻な健康問題に関連している。また、ヒ素はさまざまな毒性結果も引き起こす。ヒ素の雄の生殖への影響は、最初にマウスで研究され、その後魚類で研究されました。実験用ラットのヒ素曝露は、精子形成の障害につながるステロイド生成障害を引き起こすことが証明されています。最近のいくつかの研究では、飲料水中のヒ素がマウスの精巣組織の酸化ストレス、遺伝毒性に関連していることを証明しています。一方、最近の研究では、ヒ素が下垂体精巣軸に影響を与えることで精巣毒性を引き起こす可能性があることが示唆されています。しかし、飲料水中の亜ヒ酸ナトリウムがマウスの精巣組織に及ぼす用量と期間依存の影響は十分に結びついていません。そのため、現在の研究の目的は、飲料水中の30または40 mg/Lの亜ヒ酸ナトリウムが30、45、60日間マウスの精巣の組織学と精子形成に与える影響を研究することでした。ヒ素は有毒な金属と考えられており、人間の健康に影響を及ぼす。全身性疾患と診断された人は数多くいるが、ヒ素毒性に関する男性生殖器の研究は少ない。以前の研究では、鉛、水銀、クロムなどの重金属が男性生殖器に細胞毒性効果をもたらすことが示された。今回の観察では、スイスのマウスをヒ素に曝​​露すると、対照群と比較して精巣重量が徐々に減少し、精巣組織の細胞退縮が示唆された。この報告は、Pant et al 2004 の以前の研究結果と裏付けられている。この研究における精巣組織学では、精子形成細胞に著しい細胞障害が見られた。さらに、処理率の高い組織における精細管内の好酸性多核大細胞の出現は、細胞変性を示唆していた。 30 および 40 mg/L の濃度で、60 日間にわたって静止精母細胞、パキテン期精子細胞、球状精子細胞の数に、用量ベースの緩やかな退縮が見られましたが、精原細胞の数の大幅な減少は見られませんでした。これらの所見は、ヒ素曝露後に減数分裂の過程を経た精原細胞の成熟が著しく阻害されたことを示しています。上記の観察結果は、Omura ら (2000) の最近の所見と一致しています。ヒ素を投与されたマウスの精巣では、間質 (ライディッヒ) 細胞の変性が見られました。さらに、ライディッヒ細胞数は、60 日間にわたって両方の用量で大幅に減少しました。ライディッヒ細胞核径は、30 日間で両方の用量で大幅に拡大し、45 日目と 60 日目にはライディッヒ細胞径が緩やかに減少することが観察されました。この研究ではテストステロンの検査が行われたが、ライディッヒ細胞の退化とライディッヒ細胞数の大幅な減少により、テストステロンの合成が減少し、精子形成の過程が妨げられた可能性があると考えられる。外因性のヒ素への曝露も細胞機能に化学的な圧力をかける可能性がある。ライディッヒ細胞径の初期成長は、金属誘導歪みを採用するためのより良い指標である可能性があるが、ノンストップ歪み効果により、細胞消耗はライディッヒ細胞萎縮の結果である可能性がある。