化疗是目前临床上治疗恶性肿瘤的一项重要手段,但化疗给男性的生殖功能带来的副作用也极其深重。申请者近年来研究发现乌贼墨能显著弱化化疗药物对机体正常组织造成的毒性损伤,并从中筛选到具有化疗保护作用的多糖(SIP)。申请者进一步研究发现SIP既能有效保护模型动物的卵巢、骨髓、肝脏、肾脏和肺脏等重要组织器官,减低化疗药物的毒副作用,同时,对大鼠的睾丸也起着较强的化疗保护作用。结果显示,SIP能明显改善环磷酰胺对大鼠睾丸毒副作用,不仅抑制睾丸器官指数的下降,而且能明显提升精子总数和降低畸形率。本项目将以SIP为细胞保护剂,CP为化疗药物,以雄性SD大鼠为模型,从微观分子和细胞水平以及宏观动物体水平,全面评价SIP对抗化疗药物致雄性生殖损伤的影响,深入系统研究其作用机制。研究结果将对高效低毒细胞保护剂的研发和海洋资源的利用具有重要的理论与实际指导意义。
squid ink polysaccharides;autophagy;apoptosis;testis;cyclophosphamide
化疗药物的毒副作用是导致化疗效果消减和育龄患者不育的主要原因,因此筛选具有化学预防活性的药物用于临床辅助治疗,以降低抗癌药物的化学毒性并增强治疗效果,已成为学术界研究热点。我们的研究结果和少量报道证实,乌贼墨多糖不仅能杀伤肿瘤细胞发挥抗癌作用,并能增强化疗效果,还能有效缓解化学药物对机体正常组织器官的毒性损伤。 基于我们的前期研究,发现乌贼墨多糖能高效消减环磷酰胺对小鼠睾丸造成的氧化应激损伤,减低细胞毒性,保护生殖功能。为了深入研究其中的作用机理,本课题以细胞自噬与凋亡为靶点,综合采用体内外研究手段,对睾丸生殖细胞进行分类研究。体内的研究结果发现,环磷酰胺既能诱导精原细胞、Sertoli细胞和Leydig细胞进入凋亡过程,也能诱导它们发生自噬作用,所不同的是前二者以凋亡为主,而Leydig细胞却主要发生细胞自噬,两种细胞生理过程均与Nrf2/ARE、p38 MAPK和PI3K/Akt等信号通路的活化有关。然而,乌贼墨多糖处理后,三条信号通路的抑制或活化程度均被有效控制,而且细胞凋亡与自噬均得到了有效缓解。为进一步揭示其分子机制,体外实验选取了自噬敏感的Leydig细胞为研究对象。结果表明,丙烯醛能通过活化p38 MAPK和PI3K/Akt信号通路诱导Leydig细胞自噬而抑制细胞凋亡,在乌贼墨多糖共刺激下,再次出现了体内的实验结果,自噬与凋亡均被下调,p38 MAPK和PI3K/Akt信号通路被抑制。由此,我们认为乌贼墨多糖能通过Nrf2/ARE、p38 MAPK和PI3K/Akt等信号通路有效缓解环磷酰胺所导致的雄性生殖细胞死亡,保护睾丸组织的生殖功能。 为了确证乌贼墨多糖的生殖保护功能,明确乌贼墨多糖对化疗药物毒性的拮抗效应具有普遍性与无性别选择性,我们以雌性小鼠为对象,对卵巢进行了平行研究。结果发现乌贼墨多糖同样通过上述三个信号转导机制发挥对卵巢的化疗保护作用。同时还发现,乌贼墨多糖对于环磷酰胺所介导的卵巢早衰的消减作用与机体的免疫机制有关。 鉴于乌贼墨多糖化学预防的强效作用,本课题对源自金乌贼墨汁的多糖进行了分离纯化与结构表征。结果表明,源自金乌贼墨的多糖为一种结构新颖的黏多糖,与现有报道差异较大,组成单糖主要为阿拉伯糖和氨基半乳糖组成(1:1,所占比例均为45%以上),重均分子量约37kDa,硫酸根含量3%。