纳米氧化钛暴露致小鼠睾丸炎过程中TAM受体/TLR3信号通路的调控机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81473007
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3007.卫生毒理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Although numerous studies demonstrated that titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) have been demonstrated to accumulate in organs resulting in toxicity, there is currently only limited data regarding reproductive toxicity by TiO2 NPs. Our previous studies indicated that TiO2 NPs exposure caused significant decreases in sperm numbers and sperm motility, and increases in abnormal sperm numbers in mice, which are closely associated with testicular inflammation. However, how the orchitis caused by TiO2 NPs occur and develop, whether the orchitis is associated with activation of TLR3-mediated signal pathway regulated by TAM receptor are still unclear. Therefore, we will investigate several scientific problems in vivo and in vitro and coupling with dose-effect and time-effect using various techniques of molecular biology, including: (1) effect of TiO2 NPs on expression of Tyro3, Axl and Mer and TLR3 in mouse testis and Sertoli cell; (2) whether TiO2 NPs continue to induce high TLR3 expression when expression of TAM receptors is increased by lentiviral vector carrying TAM receptor genes infecting mouse testis or Sertoli cells; (3) whether testicular inflammation is associated with over activation of TLR3 signal pathway-related cytokines by decreasing TLR3 expression with SOCS inhibitors injecting testis and treating Sertoli cells. The studies would help to understand reproductive toxic mechanisms, and provide theory evidences for reproductive system protection under TiO2 NP-induced reproductive toxicity.
关于纳米TiO2毒理研究较多,但生殖毒性报道较少。前期工作已证实纳米TiO2可引起小鼠精子数量和活力下降及畸形率增加,并发现这些现象与睾丸炎有关。但这种炎症是如何发生发展、是否与TAM受体参与调控的TLR3信号通路的作用有关尚不明确。本课题将结合体内外实验及其剂量和时间效应,利用多种分子生物学技术研究纳米TiO2暴露小鼠和Sertoli细胞后的以下问题: 1)对睾丸组织和Sertoli细胞中Tyro3、Axl、Mer和TLR3表达影响;2) 通过TAM受体慢病毒过表达重组载体转染睾丸和Sertoli细胞以增强TAM受体的表达,研究纳米TiO2是否会继续诱导TLR3受体高表达;3) 通过SOCS抑制剂注射小鼠睾丸和处理Sertoli细胞以抑制TLR3表达,研究纳米TiO2致睾丸炎是否因TLR3信号通路相关因子的过度活化造成,为阐明纳米TiO2的生殖毒性机制提供实验数据。

结项摘要

已证实纳米TiO2暴露可引起小鼠睾丸炎,但这种炎症是否与TAM受体参与调控的TLR3信号通路的作用有关尚不明确。本研究发现纳米TiO2长期暴露可导致雄性小鼠睾丸炎症发生,且引起睾丸组织中Tyro3、Axl、Mer、IB、SOCS1和SOCS3的基因和蛋白表达的下调,而TLR–3、TLR–4、NF–kB、IL–lb、IL–6、TNF–α、IFN–α和IFN–r的基因和蛋白表达上调,显示睾丸炎发生与其免疫功能的异常有密切关系,并认为与TAM受体表达被抑制及TLR3介导的信号通路相关因子过度活化有关。体外纳米TiO2染毒对原代培养小鼠睾丸Sertoli细胞的毒性作用研究结果表明,纳米TiO2染毒后Sertoli细胞活性下降、LDH大量释放、细胞凋亡或坏死、ROS大量积累、SOD、CAT、GSH-PX活性显著下降,线粒体膜电位明显降低,Cytc、caspase-3、Bax、caspase-12、GRP7和CHOP的蛋白表达都显著上调,而bcl-2蛋白表达下调,这显示纳米TiO2导致的Sertoli细胞凋亡与线粒体介导的信号通路和内质网介导的信号通路有关;纳米TiO2可进入原代培养Sertoli细胞,诱导TLR3、NF-kB、IL-lb、IL-6、TNF-α、IFN-α和IFN-r蛋白表达,抑制Tyro3、Axl、Mer和I-kB蛋白表达,进一步证实睾丸免疫功能的破坏与TAM/TLR3信号通路的调控紊乱相关;利用染毒原代培养的大鼠睾丸Sertoli细胞研究了纳米TiO2致睾丸免疫功能破坏是否还涉及Ca2+/PKC/p38 MAPK/NF-κB通路,结果表明纳米TiO2可导致Ca2+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶活性下降和细胞内Ca2+水平显著上升,NF-kB、TNF-α、IL-1b、p-PKC和p-p38MAPK蛋白表达上调,而I-kB蛋白表达下调,证实纳米TiO2也可通过Ca2+/PKC/p38 MAPK/NF-κB通路失调导致睾丸免疫功能破坏。. 纳米TiO2可进入小鼠睾丸和附睾中积累,引起精子数量和活力下降及畸形率增加,诱导睾丸特异基因如Cdc2、Cyclin B1、Dmcl、TERT、Tesmin、TESP-1、XPD和XRCCI的基因和蛋白表达的上调,而Gsk3-β和PGAM4表达水平下调;纳米TiO2导致小鼠精子发生的抑制也与睾丸生化功能破坏有关。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
The nano-TiO2 exposure can induce hepatic inflammation involving in a JAK-STAT signalling pathway
纳米 TiO2 暴露可诱导涉及 JAK-STAT 信号通路的肝脏炎症
  • DOI:
    10.1007/s11051-016-3472-4
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Nanoparticle Research
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Hong Jie;Hong Fashui;Zhang Yu-Qing
  • 通讯作者:
    Zhang Yu-Qing
TiO2 Nanoparticle Exposure Decreases Spermatogenesis via Biochemical Dysfunctions in the Testis of Male Mice
TiO2 纳米颗粒暴露通过雄性小鼠睾丸生化功能障碍减少精子发生
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.5b02652
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Hong Fashui;Si. Wenhui;Zhao. Xiaoyang;Wang. Ling;Zhou. Yingjun;Chen. Ming;Ge. Yushaung;Zhang. Qi;Wang. Yajing;Zhang. Jianhao
  • 通讯作者:
    Zhang. Jianhao
Nanosized titanium dioxide resulted in the activation of TGF-beta/Smads/p38MAPK pathway in renal inflammation and fibration of mice
纳米二氧化钛导致小鼠肾脏炎症和纤维化中TGF-β/Smads/p38MAPK通路的激活
  • DOI:
    10.1002/jbm.a.35678
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Materials Research Part A
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Hong Fashui;Wu Nan;Ge Yushuang.;Zhou Yingjun.;Shen Ting.;Qiang Qian.;Zhang Qi.;Chen Ming.;Wang Yajing.;Wang Ling.;Hong Jie.
  • 通讯作者:
    Hong Jie.
Titanium dioxide nanoparticle-induced dysfunction of cardiac hemodynamics is involved in cardiac inflammation in mice
二氧化钛纳米颗粒诱导的心脏血流动力学功能障碍与小鼠心脏炎症有关
  • DOI:
    10.1002/jbm.a.35831
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Materials Research Part A
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Fashui;Hong;Wu Nan;Zhao Xiangyu;Tian Yusheng;Zhou Yingjun;Chen Ting;Zhai Yanyu;Ji Li
  • 通讯作者:
    Ji Li
Exposure to TiO2 Nanoparticles Induces Immunological Dysfunction in Mouse Testitis
暴露于 TiO2 纳米颗粒会导致小鼠睾炎出现免疫功能障碍
  • DOI:
    10.1103/physrevmaterials.5.084602
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Hong Fashui;Wang Yajing;Zhou Yingjun;Zhang Qi;Ge Yushuang;Chen Ming;Hong Jie;Wang Ling
  • 通讯作者:
    Wang Ling

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其他文献

Effect of Nd^3+ on Photosynthesis of Spinach
Nd^3··对菠菜光合作用的影响
  • DOI:
    10.1002/cjoc.200590617
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    刘超;洪法水;王玲;郑蕾
  • 通讯作者:
    郑蕾
Effects of 4f Electron Characteristics and Alternation Valence of Rare Earths on Photosynthesis: Regulating Distribution of Energy and Activities of Spinach Chloroplast
稀土4f电子特性和交替价态对光合作用的影响——调节菠菜叶绿体能量分布和活性
  • DOI:
    10.1016/0005-2728(75)90216-9
  • 发表时间:
    2024-09-13
  • 期刊:
    Biochimica et biophysica acta
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘晓晴;苏明玉;刘超;张易;司文会;洪法水
  • 通讯作者:
    洪法水
Effects of Rare Earth Elements on Vigor Enhancement of Aged Spinach Seeds
稀土元素对老化菠菜种子活力增强的影响
  • DOI:
    10.1007/bf00046759
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Photosynthesis Research
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    刘超;洪法水;郑蕾;汤萍;王志刚
  • 通讯作者:
    王志刚
Prevention of La^3+ on DNA Damage Caused by Hg^2+ from Fish Intestines
La^3+对鱼肠Hg^2+所致DNA损伤的预防
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    洪法水;王玲;刘超;苏明玉;黄浩;陈亮
  • 通讯作者:
    陈亮
Effects of Ce^3+ on Chloroplast Senescence of Spinach under Light
Ce^3����对光照下菠菜叶绿体衰老的影响
  • DOI:
    10.1016/s0981-9428(02)00006-2
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Plant Physiology and Biochemistry
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    杨帆;马珍妮;刘超;吴呈;周娟;高峰青;洪法水
  • 通讯作者:
    洪法水

其他文献

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洪法水的其他基金

纳米氧化钛通过抑制和破坏减数分裂调控通路及相关因子导致精子数量下降
  • 批准号:
    31871013
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
纳米氧化钛致神经元树突发育抑制过程中NMDA受体/Wnt信号通路的调控机制
  • 批准号:
    31671033
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
纳米氧化钛通过干扰谷氨酸代谢及其受体表达引起小鼠神经毒性
  • 批准号:
    81273036
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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