糖尿病(DM)是以高血糖為特征的一種慢性代謝性疾病。近年來(lái)，糖尿病的發(fā)病率迅速攀升。由于糖尿病并發(fā)癥復(fù)雜、嚴(yán)重，已成為導(dǎo)致糖尿病患者死亡的主要原因之一，嚴(yán)重威脅著世界的健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)。其中，糖尿病發(fā)病率還與不育癥密切相關(guān)。越來(lái)越多的育齡期青年，甚至兒童，被診斷為2型糖尿病。
此外，越來(lái)越多的證據(jù)表明，糖尿病高血糖可廣泛損害男性生殖系統(tǒng)，并伴有嚴(yán)重的睪丸組織學(xué)損害，包括輸精管形態(tài)破壞和精子生成障礙，血清性激素下降，睪丸中氧化應(yīng)激和凋亡的增加。然而，糖尿病導(dǎo)致男性生殖損害的潛在機(jī)制仍不完全清楚，目前尚無(wú)有效的治療策略或藥物。
目前，中藥有效候選藥物的篩選已引起越來(lái)越多的關(guān)注。其中淫羊藿苷(Icariin， ICA)是淫羊藿的主要活性成分，傳統(tǒng)上被用于治療勃起功能障礙。有研究指出，適量的ICA可通過(guò)提高卵泡刺激激素受體(FSHR)的水平，并通過(guò)上調(diào)類固醇急性調(diào)節(jié)蛋白(StAR)和外周型苯二氮卓受體(PBR)的表達(dá)來(lái)增加睪酮分泌，從而促進(jìn)精子發(fā)生。
此外，Nan等人發(fā)現(xiàn)ICA可刺激支持細(xì)胞增殖，在調(diào)控精母細(xì)胞干細(xì)胞的自我更新和分化中發(fā)揮重要作用。ICA還可通過(guò)調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-性腺(HPG)軸改善男性生殖功能。
最近的研究也表明，ICA在其他系統(tǒng)中也有抗凋亡作用。有報(bào)道稱ICA降低在心肌細(xì)胞的氧化應(yīng)激；Qiao等人發(fā)現(xiàn)在治療前ICA能通過(guò)抑制線粒體依賴的凋亡通路來(lái)減輕順鉑誘導(dǎo)的腎毒性。Wang等發(fā)現(xiàn)ICA可增強(qiáng)神經(jīng)元活力，減少神經(jīng)元死亡。Zhao等證實(shí)，ICA可通過(guò)特異性靶向Bax抑制age誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷，進(jìn)而調(diào)控線粒體凋亡。這些研究表明，ICA的抗凋亡作用與經(jīng)典線粒體凋亡途徑密切相關(guān)。
因此，有理由推測(cè)線粒體凋亡途徑可能參與了ICA對(duì)男性生殖系統(tǒng)的保護(hù)作用。然而，ICA對(duì)糖尿病大鼠雄性生殖功能障礙的影響及其機(jī)制尚不清楚。本研究通過(guò)建立高脂飲食(HFD)和鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型，與二甲雙胍比較，評(píng)價(jià)ICA對(duì)DM誘導(dǎo)的睪丸功能障礙的保護(hù)作用，旨在確定ICA對(duì)糖尿病大鼠睪丸細(xì)胞增殖和凋亡的影響。
1、ICA 改善了糖尿病大鼠的糖尿病相關(guān)參數(shù)
根據(jù)DM診斷標(biāo)準(zhǔn)成功地建立了T2DM大鼠模型。糖尿病大鼠的體重顯著減輕，F(xiàn)BG、FINS和胰島素抵抗指數(shù)（IRI）增加。為測(cè)試ICA的作用，檢測(cè)ICA治療糖尿病大鼠的上述參數(shù)。ICA 處理明顯減少了 FBG 和 IRI，但對(duì)體重和 FINS 沒(méi)有影響。作為管理高血糖的一線藥物，二甲雙胍作為比較組來(lái)評(píng)估 ICA 的效率。二甲雙胍組增加了體重和 FINS， 并減少了FBG 和 IRI 。激素分析結(jié)果表明，T2DM組睪酮、LH和FSH的血清水平明顯低于對(duì)照組；與 T2DM 組相比，二甲雙胍和 ICA 用藥組都恢復(fù)了性激素水平 。
2、ICA緩解糖尿病大鼠睪丸功能障礙
先前研究已證實(shí)DM和男性生殖功能障礙之間的因果關(guān)系。為了確定ICA對(duì)男性生殖功能的保護(hù)作用，我們首先檢測(cè)了睪丸重量、附睪重量、精子數(shù)量和精子活力。與T2DM組相比，二甲雙胍組和ICA組的四個(gè)參數(shù)均有明顯的恢復(fù)，但I(xiàn)CA組精子數(shù)量的增加不如二甲雙胍組。
接著進(jìn)一步檢查組織學(xué)結(jié)構(gòu)。T2DM組輸精小管嚴(yán)重萎縮至薄壁，輸精小管截面積明顯減少。在異常的精原上皮內(nèi)，精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞和支持細(xì)胞的數(shù)量顯著減少，腔內(nèi)可見(jiàn)少量精子。而在二甲雙胍和ICA組中，雄性糖尿病大鼠的組織學(xué)缺陷得到明顯修復(fù)，特別是精原細(xì)胞、原發(fā)母細(xì)胞和支持細(xì)胞的數(shù)量。
3、ICA上調(diào)增殖PCNA的表達(dá)
此外，我們還研究了增殖細(xì)胞核抗原(Proliferating cell nuclear antigen， PCNA)的分布和表達(dá)，該抗原在細(xì)胞存活和死亡的平衡中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)果顯示，PCNA染色在幾乎所有的生精細(xì)胞和支持細(xì)胞中都能檢測(cè)到，PCNA染色最強(qiáng)的區(qū)域是在精小管的周長(zhǎng)區(qū)域，這里是精母細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞和支持細(xì)胞的主要所在。T2DM組PCNA陽(yáng)性細(xì)胞數(shù))和PCNA mRNA表達(dá)量)分別明顯減少和下調(diào)。而ICA處理后，PCNA信號(hào)和PCNA陽(yáng)性細(xì)胞明顯增多。Pcna的mRNA表達(dá)也明顯上調(diào)。與ICA相比，二甲雙胍處理顯示出類似效果。
另外，qPCR結(jié)果表明與對(duì)照組相比，2型糖尿病組的過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)和超氧化物歧化酶(SOD)的mRNA表達(dá)水平明顯下調(diào)，而二甲雙胍和ICA治療都部分恢復(fù)了糖尿病大鼠睪丸中GPx和SOD的mRNA表達(dá)水平(圖4)。
4、ICA激活SIRT1 - HIF - 1α軸
越來(lái)越多研究表明，研究最多的乙?；钢?，SIRT1，在精子發(fā)生和男性生殖功能中發(fā)揮著重要作用。SIRT1與胰島素抵抗之間有明顯的相關(guān)性。此外，SIRT1可以直接去乙?；⒎€(wěn)定HIF-1α， HIF-1α是一種缺氧激活的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，可以調(diào)控缺氧應(yīng)答因子的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，從而保護(hù)睪丸中精原細(xì)胞免受凋亡。這些研究提示SIRT1-HIF-1α軸在修復(fù)DM誘導(dǎo)的男性生殖功能障礙中具有重要作用。
因此，本研究進(jìn)一步檢測(cè)SIRT1-HIF-1α軸的活性。在T2DM組中，SIRT1陽(yáng)性和HIF-1α陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量均減少。qRT-PCR和western blotting分析顯示，Sirt1和Hif-1α均下調(diào)(圖5B， D和E)。相比之下，ICA或二甲雙胍可明顯逆轉(zhuǎn)這些情況，不僅增強(qiáng)了SIRT1和HIF-1α的信號(hào)，而且上調(diào)了SIRT1和HIF-1α的表達(dá)。
5、ICA減輕糖尿病大鼠線粒體凋亡信號(hào)
生殖細(xì)胞和生殖系統(tǒng)的正常發(fā)育高度依賴于BCL-2家族蛋白對(duì)線粒體凋亡的調(diào)控平衡。已有研究證實(shí)ICA抗凋亡作用與Bcl-2信號(hào)通路密切相關(guān)。因此，本研究還進(jìn)行了TUNEL實(shí)驗(yàn)，鑒定了線粒體凋亡通路相關(guān)基因Bcl-2、Bax、Caspase-3的表達(dá)情況。與對(duì)照組相比，T2DM組精小管中凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯增加，凋亡信號(hào)主要集中在周界區(qū)域。Bcl-2、Bax和Caspase-3的mRNA表達(dá)分別顯著下調(diào)和上調(diào)。
相比之下，ICA組和二甲雙胍組凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯減少， Bcl-2、Bax和Caspase-3 mRNA表達(dá)分別顯著上調(diào)和下調(diào)，尤其是ICA組明顯下調(diào)。
總的來(lái)說(shuō)，本研究揭示了ICA可能通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞增殖和抑制固有線粒體依賴的凋亡信號(hào)來(lái)預(yù)防DM誘導(dǎo)的大鼠睪丸功能障礙。本研究結(jié)果表明，ICA能有效減輕DM誘導(dǎo)的男性生殖功能障礙和精子發(fā)生缺陷。ICA可能通過(guò)增加精原細(xì)胞、原代精母細(xì)胞和支持細(xì)胞的增殖和抑制線粒體依賴性凋亡途徑來(lái)改善DM誘導(dǎo)的精子發(fā)生缺陷。本研究結(jié)果表明，ICA可能是一種潛在的保護(hù)和治療SM誘導(dǎo)的睪丸損傷的新型治療藥物。
原文來(lái)源：
He et al.Icariin improves testicular dysfunction via enhancing proliferation and inhibiting mitochondria-dependent apoptosis pathway in high-fat diet and streptozotocin-induced diabetic rats. Reproductive Biology and Endocrinology (2021) 19：168.https：//doi.org/10.1186/s12958-021-00851-9
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