《Scientific Reports》：The role of boswellic acid/selenium nanocomposite in mitigating γ-irradiation testicular damage
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γ辐射广泛用于人类和兽医学的诊断成像和放射治疗；然而，暴露于电离辐射可在人类和动物中诱导氧化应激、DNA损伤、凋亡和生殖功能障碍。研究人员以雄性Wistar大鼠为实验动物模型，探讨了乳香酸–硒纳米复合物（BA–Se NC）对γ辐射诱导睾丸损伤的放射防护效能。研
γ辐射广泛用于人类和兽医学的诊断成像和放射治疗；然而，暴露于电离辐射可在人类和动物中诱导氧化应激、DNA损伤、凋亡和生殖功能障碍。研究人员以雄性Wistar大鼠为实验动物模型，探讨了乳香酸–硒纳米复合物（BA–Se NC）对γ辐射诱导睾丸损伤的放射防护效能。研究人员合成硒纳米颗粒（Se NPs）并将其与3-O-乙酰-11-酮-β-乳香酸（3-O-acetyl-11-keto-β-boswellic acid）偶联，随后通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）、ζ电位分析和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行表征。成年雄性大鼠接受单次亚致死剂量γ辐射（6 Gy），并在照射前后口服Se NPs、乳香酸（BA）或BA–Se NC。γ辐射造成明显睾丸损伤，表现为睾丸重量由对照组的1.72±0.05 g显著降至辐照组的0.55±0.05 g，同时血清睾酮由2.8±0.057降至0.58±0.09 ng/mL，酸性磷酸酶（ACP）活性由34.6±0.40降至26.0±0.19 U/L（p≤0.05）。辐照还显著增加DNA片段化，睾丸DNA损伤由对照组的6.46±0.32%升至36.76±2.42%，并伴有严重组织病理学退变和凋亡信号改变，表现为Bax和mTOR表达上调。此外，辐照导致精子活力、存活率和形态显著下降。BA–Se NC治疗显著改善这些效应，使睾丸重量恢复至1.34±0.05 g，睾酮水平恢复至2.9±0.057 ng/mL，ACP活性恢复至34.86±0.54，同时将睾丸DNA损伤降至9.16±0.46%（p≤0.05）。组织学检查进一步显示BA–Se NC治疗大鼠生精小管接近正常保留，并增强BCL-2免疫表达。该纳米复合物表现出优于单用Se NPs或BA的放射防护效能。这些发现表明，BA–Se NC通过调节氧化应激和凋亡相关通路，对γ辐射诱导的睾丸损伤发挥强效放射防护作用。该联合纳米治疗策略提供机制见解，并为在兽医和生物医学应用中暴露于电离辐射的动物保存生殖功能提供有希望的转化潜力。这项创新性研究通过整合生化、分子、遗传毒性、组织病理学和免疫组化分析，探讨了BA–Se NC对γ辐射诱导睾丸损伤的协同放射防护潜力。
研究背景方面，放射治疗是人类和兽医医学治疗恶性肿瘤的重要手段，但电离辐射会生成过量活性氧（ROS，reactive oxygen species），引起氧化应激、脂质过氧化、DNA损伤、炎症和凋亡。雄性生殖系统因生精细胞增殖活跃且睾丸组织内源性抗氧化防御有限而尤为易感；既往研究显示辐射暴露可降低精子计数、抑制精子发生、降低睾丸重量并诱导生精上皮退变，较高剂量可导致不可逆无精子症和长期不育。辐射性睾丸损伤的发病机制与氧化应激及凋亡信号激活密切相关，过量ROS破坏细胞氧化还原稳态并损伤蛋白质、脂质和核酸，进而损害Leydig细胞类固醇生成和生精小管完整性。现有放射防护策略主要集中于增强抗氧化防御和抑制氧化性细胞损伤。硒（Se）是必需微量元素，通过掺入硒蛋白参与抗氧化、免疫调节和生殖功能；硒纳米颗粒（Se NPs）较传统硒形式具有更高生物利用度、较低毒性和较强抗氧化特性。乳香酸（BA）是源自Boswellia serrata树脂的五环三萜，具有抗氧化、抗炎和抗凋亡活性，其作用主要与抑制炎症介质和调节氧化应激通路有关。尽管Se NPs和BA分别具有抗氧化和抗炎特性，但二者作为功能化纳米复合物用于雄性生殖系统放射防护的研究有限；将BA与Se NPs偶联可能增强生物利用度、稳定性、细胞摄取和协同自由基清除能力。基于此，研究人员首次评估BA–Se NC对γ辐射诱导睾丸功能障碍的放射防护潜力，并整合生化、分子、遗传毒性、组织病理学和免疫组化分析。
研究人员合成了Se NPs并与3-O-乙酰-11-酮-β-乳香酸偶联，制备BA–Se NC；以成年雄性Wistar大鼠为模型，给予单次亚致死剂量6 Gy全身γ辐射，并口服Se NPs、BA或BA–Se NC进行照射前预处理和照射后治疗。研究得出，BA–Se NC可显著改善辐射引起的睾丸重量下降、睾酮和ACP活性降低、DNA损伤、凋亡信号异常、精子质量下降及组织病理学退变，且效果优于单用Se NPs或BA。其意义在于，BA–Se NC通过调节氧化应激和凋亡相关通路发挥强效放射防护作用，为兽医和生物医学应用中暴露于电离辐射的动物乃至人类保存生殖功能提供机制依据和转化潜力。
关键技术方法概括：研究人员采用化学还原法合成Se NPs并与BA偶联，采用TEM、XRD、DLS、ζ电位分析和FTIR表征BA–Se NC；动物样本来自埃及原子能管理局热实验室中心动物房，使用8周龄、250–260 g雄性Wistar大鼠（伦理批准号F/59A/25），以
137Cs γ辐照装置给予单次6 Gy全身照射，设对照、γ-R、γ-R/Se NPs、γ-R/BA和γ-R/BA–Se NC组；采用ELISA检测血清睾酮、比色法检测ACP、改良WHO方法评价附睾精子、碱性彗星试验检测睾丸及精液DNA损伤、qRT-PCR检测mTOR和Bax（以GAPDH为内参，2
?ΔΔCt法计算）、H&E组织病理和BCL-2免疫组化，并采用ANOVA及事后检验分析。
研究结果如下。Characterization of BA–Se NC：通过TEM观察到Se NPs呈球形、边界清晰，粒径约100–120 nm；XRD显示BA呈半结晶宽峰（2θ=13.9°），Se NPs呈六方晶相并在2θ=29.6°等位置出现衍射峰，BA–Se NC显示晶体硒峰叠加于无定形BA背景；DLS显示Se NPs流体动力学直径约180 nm，BA–Se NC约350–400 nm；ζ电位显示Se NPs约?15 mV、BA–Se NC约?30 mV；FTIR显示BA的O–H、C–H和C=O特征带在BA–Se NC中发生位移和变宽，提示BA与Se NPs表面存在氢键和静电相互作用，表明成功偶联并增强胶体稳定性和功能化。Testicular biochemical parameters中的Testicular weight：γ辐射使睾丸重量由1.72±0.05 g降至0.55±0.05 g，Se NPs和BA单药均部分恢复，BA–Se NC恢复至1.34±0.05 g并优于单药，结论为BA–Se NC具有更优的睾丸组织保护作用。Testicular function hormone/enzyme（TEST/ACP）：γ辐射使血清睾酮由2.8±0.057降至0.58±0.09 ng/mL、ACP由34.6±0.40降至26.0±0.19 U/L；Se NPs使睾酮恢复至2.4±0.12 ng/mL、ACP至32.4±0.02 U/L，BA使睾酮至2.83±0.05 ng/mL、ACP至30.26±0.03 U/L，BA–Se NC使睾酮至2.9±0.057 ng/mL、ACP至34.86±0.54 U/L，显示BA–Se NC恢复最佳。Gene expression analysis of mTOR and BAX：qRT-PCR显示照射后24 h γ-R组mTOR升高至36.25±2.1倍、BAX升高至621.6±15.2倍，30 d时BAX进一步升至770.7±18.6倍、mTOR升至74.03±4.3倍；各治疗组均显著降低其表达，BA–Se NC在24 h使mTOR降至0.58±0.05、BAX降至4.99±0.4，在30 d使mTOR降至0.22±0.02、BAX降至46.63±2.5，结论为BA–Se NC协同抑制应激相关mTOR和促凋亡BAX信号。Comet assays：彗星试验显示γ-R组睾丸DNA损伤百分比由6.46±0.32%升至36.76±2.42%，尾长、迁移长度、尾矩和Olive尾矩均升高；Se NPs、BA和BA–Se NC均降低DNA损伤，BA–Se NC降至9.16±0.46%，尾长和迁移长度接近正常，结论为BA–Se NC具有最强基因保护作用，精液DNA彗星试验结果进一步支持该结论。Epididymal sperm evaluation：γ辐射降低精子活力、存活率并增加形态异常；BA–Se NC使精子活力恢复至51.75±1.18（对照65±6.4）、存活率恢复至58.7±0.85（γ-R为33.5±4.40）、精子浓度达27±0.40，并使异常精子百分比由35.5±1.84%降至9.25±1.37%（对照13.5±1.32%），Se NPs和BA异常率分别为27.2±2.62%和25.5±2.3%，结论为BA–Se NC改善精子质量最显著。Histological and immunohistochemical examination：H&E显示γ-R组生精细胞耗竭、空泡化、生精上皮紊乱、小管变窄和核固缩增多，形态计量显示小管直径降低、每高倍视野核固缩核增加；Se NPs和BA改善且Se NPs相对优于BA，BA–Se NC组多数生精小管接近正常。BCL-2免疫组化显示对照组Leydig细胞和管周肌样细胞强胞质表达，γ-R组表达降低，Se NPs和BA部分恢复且Se NPs较强，BA–Se NC恢复最强、阳性面积百分比接近对照，并与BAX和mTOR基因表达变化一致，结论为BA–Se NC协调调节凋亡与存活通路并保护生精上皮。
讨论部分总结：BA–Se NC在全部检测指标上均优于Se NPs或BA单药，其优势归因于Se NPs的ROS清除和谷胱甘肽依赖性抗氧化活性与BA抑制5-脂氧合酶、调节NF-κB及稳定溶酶体膜等作用的协同；时间基因表达分析显示促凋亡和应激调节信号不仅在急性期启动，且在照射后慢性期持续增强，BA–Se NC可有效抑制两个阶段。讨论还指出，Se NPs保护睾丸损伤的结果与El-Megharbel等关于壳聚糖/硒纳米颗粒减轻双氯芬酸钠诱导大鼠睾丸毒性的趋势一致，而本研究将Se NPs与BA偶联并扩展至电离辐射模型。研究局限为每组n=5、对精子参数和彗星试验等高变异终点样本量偏小，但p≤0.05和较低SE支持数据可靠性；未来需更大队列、更长恢复期和药代动力学分析。
结论翻译：本研究表明，BA–Se NC对γ辐射诱导的雄性Wistar大鼠睾丸损伤具有稳健的多机制放射防护作用。单次亚致死剂量6 Gy照射引起全面的生殖功能障碍，包括严重睾丸萎缩、激素抑制、酶活性受损、广泛DNA片段化和精子质量明显恶化。在分子水平，γ辐射触发BAX和mTOR显著上调并抑制BCL-2，共同表明向线粒体介导凋亡和生殖细胞丢失的深刻转变。BA–Se NC治疗显著逆转所有受检参数的不良结局，并始终表现出优于Se NPs或BA单药治疗的疗效；该优势归因于Se NPs的ROS清除和谷胱甘肽依赖性抗氧化活性与BA抑制5-脂氧合酶、调节NF-κB和稳定溶酶体膜特性的协同组合。时间基因表达分析进一步显示，促凋亡和应激调节信号不仅在急性期启动，而且在照射后慢性期增强并持续，BA–Se NC有效抑制该失调的两个阶段。这是首次合成并评估功能化BA–Se NC用于雄性生殖系统放射防护的研究，也是首次在单一实验模型中整合生化、遗传毒性、分子、精子质量、组织病理学和免疫组化终点。该研究仅在雄性Wistar大鼠中采用单次6 Gy全身剂量进行。BA–Se NC的正式药代动力学和生物分布分析以及长期安全性评估应经实验确认以用于转化应用。因此，未来研究应通过剂量递增和分次照射研究、大动物转化模型、全面药代动力学表征以及包括Nrf2、caspase-3和PI3K/Akt组分的扩展分子通路分析来弥补这些空白。现有发现确立BA–Se NC为一种有前景且表征充分的放射防护纳米复合物，对保存暴露于电离辐射的动物和人类生殖功能具有有意义的转化潜力。
