《Journal of Reproductive Immunology》:Puerarin ameliorates obesity-induced spermatogenic dysfunction by restoring Sertoli cell glycolytic homeostasis
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•葛根素减轻高脂饮食诱导的肥胖、糖耐量异常和睾丸损伤。•葛根素通过恢复Bcl-2/Bax平衡减少生殖细胞凋亡。•葛根素恢复肥胖小鼠睾丸支持细胞标志物(波形蛋白、WT1、GATA4)的表达。•葛根素上调睾丸组织中糖酵解酶(HK2、PKM2、LDHA)的表达。引言肥胖是一种由能量
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葛根素减轻高脂饮食诱导的肥胖、糖耐量异常和睾丸损伤。
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葛根素通过恢复Bcl-2/Bax平衡减少生殖细胞凋亡。
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葛根素恢复肥胖小鼠睾丸支持细胞标志物(波形蛋白、WT1、GATA4)的表达。
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葛根素上调睾丸组织中糖酵解酶(HK2、PKM2、LDHA)的表达。
引言
肥胖是一种由能量摄入与消耗失衡引起的慢性代谢性疾病(Levin等,2025)。它增加了多种疾病的风险,包括高血压、糖尿病和骨关节炎(Drucker,2025,Ding等,2025,Harasymowicz等,2025)。它还会破坏男性生殖健康(美国生殖医学学会实践委员会,2021)。临床和实验研究已将肥胖与雄激素缺乏、精子发生受损、勃起功能障碍和精子质量下降联系起来(Harada等,2020,Cannarella等,2024a,Xiong等,2024)。肥胖男性往往表现出比正常体脂水平男性更低的精子活动率、更差的形态和更低的受精率(Craig等,2017)。多种机制可解释这种关联。阴囊区域过多的脂肪可升高局部温度并损害精子生成(Yuxin等,2021,Stárka等,2020)。肥胖还会扰乱下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴。脂肪组织中的芳香化酶将雄激素转化为雌激素,这可能抑制性腺功能(Madeddu等,2022,Cunha等,2018)。这些内分泌和代谢变化共同扰乱生殖稳态(Cai等,2019)。
支持细胞在精子发生中起着核心作用。它们提供结构支持,调节曲细精管上皮微环境,并为发育中的生殖细胞提供营养(Guo等,2025,Andreassen等,2024)。它们的代谢作用尤为重要。支持细胞通过糖酵解将葡萄糖转化为乳酸,生殖细胞利用乳酸作为主要能量底物(Estermann等,2026,Liu等,2025)。一旦这种代谢偶联受到干扰,精子发生可能会失败(Ren等,2025)。因此,肥胖相关的代谢应激可能通过破坏支持细胞中的糖酵解而损害男性生育能力。
葛根素(PU)是从葛根中分离出的主要生物活性异黄酮。它在不同的疾病模型中表现出抗炎、抗氧化、抗凋亡和代谢调节作用(Zhang等,2025,Hu等,2024,Anon,2024)。既往研究表明,PU改善葡萄糖代谢并减轻肥胖相关损伤(Xu等,2025,Lyu等,2024)。据报道,PU还能调节睾丸损伤模型中的乳酸代谢(Dong等,2021)。然而,PU是否能缓解高脂饮食诱导的精子发生功能障碍仍不清楚。
在本研究中,我们研究了PU在高脂饮食诱导的肥胖相关生殖损伤小鼠模型和棕榈酸损伤的TM4支持细胞模型中的作用。我们重点关注凋亡、支持细胞状态和糖酵解代谢。本研究揭示了一个先前未充分探索的机制,即将支持细胞中的糖酵解代谢与肥胖相关的精子发生功能障碍联系起来。
各章节摘要
化学试剂
用于动物实验的PU购自西安品诚信生物科技有限公司(PC-SO230616,中国陕西西安)。逆转录试剂盒购自TAKARA生物工程公司(中国北京)。TransScript一步法gDNA去除及cDNA合成超级预混试剂盒(AT311-02)购自天根生化科技(北京)有限公司。2×通用SYBR Green快速qPCR预混试剂盒(RK21203)和Bax兔单克隆抗体(A19684)购自ABclonal Technology公司(中国武汉)。
实验动物
从长沙湖南SJA实验动物中心获取30只5周龄雄性C57BL/6 J小鼠。经过1周适应期后,小鼠随机分配至三组(每组n=10):对照组、高脂饮食组和高脂饮食+PU组。随机化在饮食干预开始之前进行。在12周高脂饮食模型建立期间及之后未进行额外随机化,小鼠保持其最初分配的分组。对照组饲喂标准饲料
PU减轻高脂饮食诱导的肥胖相关代谢紊乱
我们首先评估PU是否影响高脂饮食小鼠的整体代谢状态。实验设计见图1A。经过12周高脂饮食饲喂后,体重较对照组明显增加(图1B)。在8周治疗期间,高脂饮食组体重继续增加,而PU明显抑制了这一增加(图1C)。口服糖耐量试验进一步显示高脂饮食损害了糖耐量。与对照组相比,高脂饮食小鼠在0、30和60分钟时血糖更高
讨论
在本研究中,葛根素(PU)减轻了高脂饮食(HFD)诱导的小鼠精子发生功能障碍,并保护了棕榈酸(PA)损伤的TM4支持细胞。PU改善了体重控制和糖耐量,保持了睾丸和附睾形态,减轻了精子发生损伤。在分子水平上,PU减少了睾丸凋亡,恢复了支持细胞相关标志物,并增加了睾丸组织中糖酵解相关酶的表达。在TM4细胞中,PU
结论
总之,我们的研究结果表明,高脂饮食可破坏支持细胞中的糖酵解途径,最终导致精子发生功能障碍。然而,补充PU减轻了精子发生细胞凋亡,上调了睾丸中支持细胞标志物基因和糖酵解相关限速酶的表达,从而改善了精子生成功能。这些结果为由治疗肥胖相关男性提供了有价值的见解
"伦理审批"
"动物实验经南华大学动物伦理委员会批准。"
"资金支持"
本工作受湖南省中医药科学研究计划重点项目(2021050)、2021年湖南省株洲市社会投资项目(2021003)、株洲市创新创业优秀人才计划(2025)、湖南省"十四五"期间中医药学科带头人培养项目第一批(湘中医药〔2022〕4号)、传统医学重点实验室建设项目资助
"作者贡献"
吴贤构思并设计了研究方案。王向红、马多和江静进行了实验、分析数据并制作图表。王向红和马多撰写了论文初稿。吴士奎协助实验和数据整理。所有作者阅读并批准了最终稿。
CRediT作者贡献声明
王向红:可视化、调查、形式化分析。江静:可视化、调查、形式化分析。马多:撰写——初稿、调查、形式化分析。吴士奎:软件、数据管理。吴贤:撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、监督、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
无。
"数据可用性"
"本研究中使用和/或分析的数据集可根据合理要求从通讯作者处获取。"
王向红|马多|江静|吴士奎|吴贤