电磁辐射具有明确的生殖遗传毒性,我室近年研究发现亲代孕前经电磁脉冲(EMP)辐照可致雄性子代出现性激素显著下降等生殖内分泌功能异常,且下丘脑γ-氨基丁酸(GABA)含量升高、其A受体表达异常。而下丘脑GABAA受体是GABA调节下丘脑-垂体-性腺轴、维持生殖内分泌功能的关键物质。因此,本课题将以下丘脑GABA神经元细胞为研究对象,应用RT-PCR、Western blotting、免疫荧光、分子抑制剂等方法研究亲代大鼠经EMP暴露对子代GABA A受体表达的影响;在生殖内分泌功能评价基础上,明确GABA A 受体表达与EMP致雄性子代生殖内分泌功能之间的关系;通过建立动物模型,从基因转录、表达等层面探讨GABA A受体在EMP致雄性子代内分泌功能异常中的作用机制。该项目成果对于阐明电磁辐射对子代生殖健康的远期遗传毒性机理,从全新视角探讨电磁辐射与男性健康具有重要意义。
electromagnetic pulses(EMP);Aminobutyric acid(GABA);offspring;reproduction;endocrine
本课题首先证实了亲代雄性受本实验条件下EMP辐照后其雄性子代成年期时生殖内分泌功能出现障碍,成年期时血清睾酮水平降低和GnRH含量明显升高,辐照组子代精子数量明显减少、精子顶体酶反应明显变差,其他检测指标与对照组相比均无差异。通过进一步研究,我们发现1)亲代受EMP辐照后其雄性子代垂体和睾丸的超微结构有轻微的损伤表现;2)采用高效液相色谱、Western blot及RT-PCR方法检测发现,亲代受EMP辐照后其雄性子代下丘脑中神经递质GABA含量、GABAA受体蛋白和mRNA表达水平明显增强;3)亲代雄性受EMP辐照后,不同年龄的雄性子代血清睾酮水平明显降低、GnRH含量明显升高, GABAA受体蛋白及mRNA水平升高,GnRH及其受体、FSH,LH及 其受体mRNA表达明显增加;4)EMP 辐照不同年龄的雄鼠后,其睾酮水平出现不同程度的降低、GnRH水平则出现升高趋势、GABA A 受体被激活蛋白表达增强;5)采用荷包牡丹碱(GABA A受体抑制剂)能够一定程度地抑制EMP辐照引起的雄性子代下丘脑GABAA受体活化,阻滞EMP辐照导致的血清睾酮降低,抑制了血清GnRH水平的明显升高,使EMP辐照导致的激素分泌紊乱得到一定程度的恢复。总的说来,雄性大鼠受电磁脉冲辐照后,与正常雌性大鼠交配所产生的雄性子代,其成年后血清睾酮T 和GnRH水平出现异常,下丘脑GABAA受体mRNA表达异常升高,神经递质GABA和GABAA受体蛋白含量异常表达,而受GABA调节的GnRH水平也相应升高,引起垂体GnRH mRNA表达增强,导致FSH和 LH mRNA表达增加,从而反馈性地抑制了睾酮T的分泌导致血清睾酮水平在成年期降低,最终导致影响雄性生殖系统的发育及生殖功能。下丘脑和垂体GABA A受体的正常表达对生殖内分泌功能的正常维持起着重要的作用,而电磁脉冲辐照通过何种通路如何调节GABA A受体的表达导致成年期生殖内分泌功能障碍,则有待于我们进一步探讨。