N-乙酰-半胱氨酸(NAC)是氧自由基清除剂,具有干扰自由基生成、清除已生成的自由基、预防DNA损伤、调节信号转导系统、抗细胞凋亡等作用。研究报道,抗氧化剂NAC能够降低毒性化合物引起的细胞损伤。NP作为一种环境内分泌干扰物,可对生殖系统产生危害,尤其是雄性生殖系统,但是其具体的作用机制还不清楚。另外,目前尚缺乏针对NP诱导机体损伤的干预治疗相关药物。因此,来自东莞理工学院化学工程与能源技术学院、科技创新研究院的刘晓珍和南昌大学、食品科学与技术国家重点实验室的聂少平、余强、谢明勇*等人通过检测细胞氧化应激和凋亡相关参数,用培养的Sertoli TM4细胞探索NP诱导生殖损伤的机制,探寻目前发育不全、男性生殖系统发育异常等疾病发病率明显增加的可能原因。另一方面,以NAC作为干预药物,探讨其对NP诱导的细胞损伤效应的干预作用,从而为NP生物危害的防治策略提供一定的参考。以期发现并评估NP对机体损伤效应的重要指标,为NP的风险评估、建立环境和食品中的控制标准提供依据,同时为NP诱导机体损伤的预防和治疗提供新的作用靶点。
1. NAC和NP对Sertoli TM4细胞存活率的影响
20μmol/L NP处理6 h对Sertoli TM4细胞无损伤作用。而与对照组相比,NP作用24 h能够显着降低Sertoli TM4细胞的相对存活率(P<0.05)。经NAC预处理后再用NP作用于细胞,细胞相对存活率与对照组相比无显着性差异;同样地,与对照组相比,NAC组细胞相对存活率无显着变化,表明NAC预处理4 h对细胞无损害作用,并且能够减少NP引起的细胞损伤。
2. NAC和NP对Sertoli TM4细胞内ROS含量的影响
与对照组相比,20 μmol/L NP处理细胞24 h能够引起Sertoli TM4细胞内ROS含量极显着上升。与NP组相比,NAC预处理能够显着下调NP诱导的ROS生成量。
3. NAC和NP对Sertoli TM4细胞内抗氧化物酶活力和MDA含量的影响
与对照组相比,NP组细胞内的MDA含量极显着升高。NAC预处理后,细胞内MDA含量极显着减少,表明NAC预处理可减轻NP引起的Sertoli TM4细胞脂质过氧化。与对照组相比,NP组细胞内SOD、CAT活力极显着下降。与NP组相比,NP+NAC组细胞内SOD、CAT活力极显着增加,表明NAC预处理可逆转NP引起的细胞内SOD、CAT活力下降。这些结果表明NAC具有保护NP对Sertoli TM4细胞的损伤作用,该保护作用与减少细胞内氧化应激的形成有关。
4. NAC和NP对Sertoli TM4细胞凋亡的影响
与对照组相比,Sertoli TM4细胞经20 μmol/L NP处理24 h后,凋亡细胞明显增加。用5 mmol/LNAC预处理Sertoli TM4细胞后,NP诱导的细胞凋亡率显着下降(P<0.05),这表明NAC对NP诱导的细胞凋亡损伤具有保护作用。
NP组、NP+NAC组、NAC组Caspase-3相对活力分别为对照组的(1.48±0.15)、(1.08±0.11)、(0.92±0.09)倍。NP处理激活了细胞内Caspase-3,表明NP可通过激活Caspase-3诱导细胞凋亡。而NAC预处理能够抑制NP诱导的Caspase-3活力的增加,进一步说明NAC能够抑制NP对Sertoli TM4细胞的凋亡诱导作用。
5. NAC和NP对Sertoli TM4细胞内JNK、ERK信号通路的影响
与对照组相比,NP能够显着增加ERK和JNK的磷酸化水平,表明NP激活了Sertoli TM4细胞内ERK和JNK细胞信号通路。进一步研究发现,NAC预处理能够降低NP诱导的ERK和JNK的磷酸化水平升高。结果表明,NP处理能够激活Sertoli TM4细胞内JNK和ERK通路,并且ROS参与了该过程,ROS清除剂NAC能够阻断这一过程。
结 论
与对照组相比,20 μmol/L NP处理24 h能显着降低细胞存活率(P<0.05),同时诱导细胞内ROS生成,下调SOD和CAT活力,增加MDA含量,诱导Sertoli TM4细胞凋亡,增加Caspase-3相对活力,促进ERK、JNK蛋白磷酸化激活;与NP组相比,NAC预处理能够明显削弱NP引起的细胞内ROS生成,使SOD、CAT活力下调,MDA含量增加,Sertoli TM4细胞凋亡,Caspase-3相对活力增强,激活ERK、JNK信号通路。结论:NAC具有干预NP对小鼠Sertoli TM4细胞损伤的作用,这可能与NAC抑制NP诱导的细胞氧化应激和凋亡以及阻断ERK、JNK信号通路的激活相关。