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低氧抑制精子纤毛微管稳定性致精子发生障碍的分子机制研究
1
作者
王潇
张梦洁
+2 位作者
邓芳
殷骏
倪兵
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025年第10期1059-1068,共10页
目的旨在探讨低氧环境对精细胞分化及精子纤毛微管稳定性的影响及其分子机制,以明确低氧条件对雄性生殖功能的潜在危害。方法采用48只8周龄SPF级健康雄性SD大鼠(体质量300~399 g),由陆军军医大学实验动物研究所提供。大鼠实验设计如下:...
目的旨在探讨低氧环境对精细胞分化及精子纤毛微管稳定性的影响及其分子机制,以明确低氧条件对雄性生殖功能的潜在危害。方法采用48只8周龄SPF级健康雄性SD大鼠(体质量300~399 g),由陆军军医大学实验动物研究所提供。大鼠实验设计如下:①氧浓度梯度实验:设置21%常氧对照、13.5%、11.8%、10.4%氧浓度,分别模拟海拔3500、4500、5500 m低氧环境,持续暴露2个月,每组样本量为6只;②氧暴露时间梯度实验:在10.4%氧浓度下暴露0、0.5、1.0、2.0个月,每组样本量为6只。采用流式分选技术分离圆形精细胞,并采用以下方法测量相关指标:①转录组测序,分析低氧胁迫下精子分化障碍及纤毛结构异常的基因表达谱变化;②Western blot,检测关键蛋白CEP290、RING 1A、H2AK119ub的表达水平;②荧光漂白恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching/FRAP),监测微管组装动力学,评估低氧对微管稳定性的即时影响。结果实验结果显示,在氧浓度梯度实验中,10.4%氧浓度暴露2个月后,大鼠睾丸生精小管中精原细胞、次级精母细胞及圆形精细胞的比例显著增加(P<0.05),分别为21%常氧组的(1.33±0.04)倍、(1.06±0.01)倍、(1.60±0.02)倍;而初级精母细胞和长形精细胞的比例显著降低(P<0.05),分别为21%常氧组的(0.89±0.01)倍、(0.88±0.0002)倍。这种变化呈现出明显的氧浓度依赖性。在时间梯度实验中,暴露于10.4%氧浓度0.5个月时,精原细胞、次级精母细胞及圆形精细胞的比例开始增加(P<0.05),分别为0个月对照组的(1.11±0.03)倍、(1.04±0.01)倍、(1.29±0.003)倍;而初级精母细胞和长形精细胞的比例在暴露1个月后开始显著降低(P<0.05),分别为0个月对照组的(0.94±0.03)倍、(0.95±0.008)倍。暴露于10.4%氧浓度2个月的大鼠,其附睾内精子尾部畸形率显著增加(P<0.0001),畸形率从21%常氧组的(12.1±1.7)%上升至(30.8±3.7)%。精母细胞系G2暴露于1%低氧环境中24 h后,FRAP显示微管组装速率降低,微管动态不稳定性增加,荧光恢复最大值从21%常氧组的(0.37±0.02)倍下降至(0.29±0.01)倍。转录组测序结果显示,低氧环境下纤毛基体关键分子CEP290的转录水平上调,上调倍数为21%常氧组的(1.81±0.11)倍;而PRC1复合体成员RING 1A、RING 1B、CBX2、PHC1及PCGF1的表达水平下调,分别为21%常氧组的(0.74±0.02)倍、(0.73±0.01)倍、(0.78±0.02)倍、(0.71±0.01)倍、(0.86±0.03)倍。Western blot验证结果显示,CEP290蛋白表达水平在低氧组上调,RING 1A蛋白表达水平下调。ChIPqPCR实验显示,RING 1A及其产物H2AK119ub在CEP290启动子区的结合显著减少(P<0.0001),结合强度分别为21%常氧组的(0.38±0.02)倍、(0.52±0.06)倍。而在siRING 1A组G2细胞中,H2AK119ub在CEP290启动子区的结合显著减少(P<0.0001),结合强度为对照组的(0.74±0.06)倍,同时CEP290 mRNA水平显著上升(P<0.0001),上调倍数为(3.35±0.37)倍。结论低氧环境通过RING 1AH2AK119ub-CEP290信号轴抑制精子纤毛微管稳定性,影响精细胞分化,导致精子发生障碍。
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关键词
低氧
精子生成
纤毛
微管稳定性
RING
1A
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职称材料
题名
低氧抑制精子纤毛微管稳定性致精子发生障碍的分子机制研究
1
作者
王潇
张梦洁
邓芳
殷骏
倪兵
机构
陆军
军医大学
(
第三军医大学
):
高原
军事医学
系
病理
生理学
教研室
出处
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025年第10期1059-1068,共10页
基金
重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0034)。
文摘
目的旨在探讨低氧环境对精细胞分化及精子纤毛微管稳定性的影响及其分子机制,以明确低氧条件对雄性生殖功能的潜在危害。方法采用48只8周龄SPF级健康雄性SD大鼠(体质量300~399 g),由陆军军医大学实验动物研究所提供。大鼠实验设计如下:①氧浓度梯度实验:设置21%常氧对照、13.5%、11.8%、10.4%氧浓度,分别模拟海拔3500、4500、5500 m低氧环境,持续暴露2个月,每组样本量为6只;②氧暴露时间梯度实验:在10.4%氧浓度下暴露0、0.5、1.0、2.0个月,每组样本量为6只。采用流式分选技术分离圆形精细胞,并采用以下方法测量相关指标:①转录组测序,分析低氧胁迫下精子分化障碍及纤毛结构异常的基因表达谱变化;②Western blot,检测关键蛋白CEP290、RING 1A、H2AK119ub的表达水平;②荧光漂白恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching/FRAP),监测微管组装动力学,评估低氧对微管稳定性的即时影响。结果实验结果显示,在氧浓度梯度实验中,10.4%氧浓度暴露2个月后,大鼠睾丸生精小管中精原细胞、次级精母细胞及圆形精细胞的比例显著增加(P<0.05),分别为21%常氧组的(1.33±0.04)倍、(1.06±0.01)倍、(1.60±0.02)倍;而初级精母细胞和长形精细胞的比例显著降低(P<0.05),分别为21%常氧组的(0.89±0.01)倍、(0.88±0.0002)倍。这种变化呈现出明显的氧浓度依赖性。在时间梯度实验中,暴露于10.4%氧浓度0.5个月时,精原细胞、次级精母细胞及圆形精细胞的比例开始增加(P<0.05),分别为0个月对照组的(1.11±0.03)倍、(1.04±0.01)倍、(1.29±0.003)倍;而初级精母细胞和长形精细胞的比例在暴露1个月后开始显著降低(P<0.05),分别为0个月对照组的(0.94±0.03)倍、(0.95±0.008)倍。暴露于10.4%氧浓度2个月的大鼠,其附睾内精子尾部畸形率显著增加(P<0.0001),畸形率从21%常氧组的(12.1±1.7)%上升至(30.8±3.7)%。精母细胞系G2暴露于1%低氧环境中24 h后,FRAP显示微管组装速率降低,微管动态不稳定性增加,荧光恢复最大值从21%常氧组的(0.37±0.02)倍下降至(0.29±0.01)倍。转录组测序结果显示,低氧环境下纤毛基体关键分子CEP290的转录水平上调,上调倍数为21%常氧组的(1.81±0.11)倍;而PRC1复合体成员RING 1A、RING 1B、CBX2、PHC1及PCGF1的表达水平下调,分别为21%常氧组的(0.74±0.02)倍、(0.73±0.01)倍、(0.78±0.02)倍、(0.71±0.01)倍、(0.86±0.03)倍。Western blot验证结果显示,CEP290蛋白表达水平在低氧组上调,RING 1A蛋白表达水平下调。ChIPqPCR实验显示,RING 1A及其产物H2AK119ub在CEP290启动子区的结合显著减少(P<0.0001),结合强度分别为21%常氧组的(0.38±0.02)倍、(0.52±0.06)倍。而在siRING 1A组G2细胞中,H2AK119ub在CEP290启动子区的结合显著减少(P<0.0001),结合强度为对照组的(0.74±0.06)倍,同时CEP290 mRNA水平显著上升(P<0.0001),上调倍数为(3.35±0.37)倍。结论低氧环境通过RING 1AH2AK119ub-CEP290信号轴抑制精子纤毛微管稳定性,影响精细胞分化,导致精子发生障碍。
关键词
低氧
精子生成
纤毛
微管稳定性
RING
1A
Keywords
hypoxia
spermatogenesis
cilia
microtubule stability
RING 1A
分类号
R339.2 [医药卫生—人体生理学]
Q254 [生物学—细胞生物学]
R363.2 [医药卫生—病理学]
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低氧抑制精子纤毛微管稳定性致精子发生障碍的分子机制研究
王潇
张梦洁
邓芳
殷骏
倪兵
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025
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