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在男性不育问题中，睾丸热应激是重要因素。研究人员开展了褪黑素对热应激诱导的小鼠精母细胞损伤保护机制的研究。结果表明褪黑素可缓解损伤，这为热应激相关不育的临床干预提供了新策略。
在全球范围内，不育问题困扰着 10 - 20% 的育龄人群，其中约 30 - 50% 的病例与男性生殖功能障碍有关。而睾丸热应激，因其广泛的环境和病理相关性，已成为男性不育的关键风险因素。你知道吗？哺乳动物睾丸的生理温度通常比核心体温低 2 - 8°C，这个小小的温差却对精子的正常生成至关重要。然而，像长时间坐着、职业性热暴露、精索静脉曲张和隐睾症等情况，都会使睾丸温度升高，打破生精微环境的平衡。尤其是减数分裂过程中的粗线期 / 双线期精母细胞和早期圆形精子细胞，它们对温度变化极为敏感。热应激会通过氧化应激引发一系列反应，最终导致生殖细胞丢失和生精上皮结构损伤，但其中的分子机制却尚未完全明晰。
为了深入探究这一难题，宁夏医科大学的研究人员开展了关于褪黑素（Melatonin）对热应激诱导的小鼠精母细胞损伤保护机制的研究。该研究成果发表在《Cell Stress and Chaperones》上，为解决热应激相关的男性不育问题带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用 8 周龄雄性 C57BL/6J 小鼠，构建了睾丸热应激模型，并进行褪黑素干预实验。在细胞实验方面，使用 GC - 2spd (ts) 小鼠精母细胞系进行热应激处理。同时，运用组织学分析（如 H&E 染色观察睾丸组织形态）、免疫组化（检测相关蛋白表达和定位）、蛋白质免疫印迹法（Western Blot Analysis，分析蛋白表达水平）、TUNEL 检测（评估细胞凋亡）、流式细胞术（检测细胞凋亡和细胞周期分布）、RNA 测序分析（研究基因表达谱）以及 Ferro Orange 染色（检测细胞内 Fe2?水平）等技术，从多个层面深入探究了褪黑素的作用机制。
研究结果
- 热应激诱导睾丸生殖细胞凋亡：热应激后，小鼠睾丸器官指数随时间逐渐降低，H&E 染色显示睾丸生精小管结构受损，TUNEL 检测发现热应激 1 天后睾丸内 TUNEL 阳性细胞增多，且随时间推移逐渐减少，这些细胞从生精小管基底向管腔扩展，证实热应激会引发生殖细胞凋亡，导致睾丸损伤。
- 褪黑素有效改善氧化应激诱导的睾丸损伤：给小鼠腹腔注射 20mg/kg/day 的褪黑素后，H&E 染色表明褪黑素可改善热应激导致的生精小管内生殖细胞丢失和空泡化现象。同时，褪黑素能降低热应激小鼠睾丸内丙二醛（MDA）水平，提高过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性，还可改善精母细胞结构完整性，调节凋亡相关蛋白 Bax 和谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）的表达。
- 褪黑素减轻热应激诱导的生殖细胞增殖抑制和凋亡：细胞活力检测显示，热应激降低了精母细胞活力，而褪黑素可使其部分恢复。流式细胞术分析表明，热应激使细胞周期停滞在 S 期，促进细胞凋亡，褪黑素则能恢复细胞周期正常分布，降低凋亡率。蛋白质免疫印迹法检测发现，褪黑素可抑制热应激诱导的 Caspase3、cleaved - Caspase3 和 Bax 等凋亡相关蛋白的上调。
- 褪黑素通过抑制自噬和铁死亡途径改善热应激诱导的精母细胞凋亡：RNA 测序分析显示，热应激会显著上调一些铁死亡相关基因的表达，Ferro Orange 染色表明热应激使精母细胞内铁死亡水平升高，而褪黑素可有效减轻这一现象。蛋白质免疫印迹法检测发现，热应激会使自噬相关蛋白 LC3 - I、LC3 - II 和 P62 表达上调，铁死亡相关蛋白 p53、COX2、Nrf2 和 HO - 1 表达增加，GPX4 表达降低；褪黑素处理后，这些蛋白的表达趋势则相反。
研究结论与讨论
该研究表明，褪黑素在体内外实验中均能显著减轻热应激诱导的精母细胞氧化应激和凋亡。其作用机制主要通过协同调节氧化应激、自噬平衡和铁死亡途径实现。具体来说，褪黑素增强了抗氧化防御能力（提高 SOD/CAT 活性，降低 MDA 水平），抑制了细胞凋亡（抑制 Caspase - 3/Bax 表达），恢复了自噬平衡（调节 LC3 - II/p62 水平），并通过下调 NRF2/HO - 1 轴、减少 Fe2?积累和脂质过氧化，恢复 GPX4 表达，有效对抗了铁死亡。
值得一提的是，研究人员创新地开发了局部热应激模型，避免了传统全身热疗模型因内脏器官继发性炎症反应对机制解释准确性的影响。这一研究不仅揭示了褪黑素缓解睾丸热应激损伤的分子机制，为男性不育的发病机制提供了新的理论见解，也为临床干预热应激相关不育提供了潜在的新策略，在男性生殖健康领域具有重要的意义，有望为众多受不育问题困扰的家庭带来新的希望。
