《Reproductive Biology》:CH5 benzothiazole schiff base protects against DEHP-induced testicular injury via involvement of
COX-2-associated inflammatory signaling and spermatogenesis recovery in adult zebrafish
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•环境污染物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)可诱导睾丸损伤。•基于苯并噻唑的席夫碱衍生物CH5具有强效抗氧化活性。•CH5衍生物改善了配偶识别和雄性求偶行为。•CH5衍生物通过上调esr1表达增强精子发生。•CH5通过抑制炎症通路减轻睾丸损伤。引言邻苯二甲酸二(2-乙基
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环境污染物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)可诱导睾丸损伤。
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基于苯并噻唑的席夫碱衍生物CH5具有强效抗氧化活性。
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CH5衍生物改善了配偶识别和雄性求偶行为。
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CH5衍生物通过上调esr1表达增强精子发生。
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CH5通过抑制炎症通路减轻睾丸损伤。
引言
邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是使用最频繁的邻苯二甲酸酯类增塑剂之一,用于改善聚氯乙烯(PVC)产品的柔韧性。由于其广泛的工业用途以及与塑料之间较弱的化学键合,DEHP持续释放到环境中,导致水体和沉积物的广泛污染。已在生活污水中检测到浓度为8至25 μg/L的DEHP[1]。此外,在淡水和海水中检测到浓度为160 μg/L,在饮用水中检测到浓度为6 μg/L。DEHP被广泛认为是内分泌干扰化学物质,其代谢产物会干扰雌激素受体信号传导,从而导致哺乳动物和水生生物的生殖毒性[2]。因此,慢性DEHP暴露与精子发生受损、类固醇生成改变和生殖性能降低有关,引起了重大的环境和公共卫生关注。
斑马鱼(Danio rerio)因其生殖生理具有保守性,被广泛用作评估环境污染物毒理学和内分泌干扰效应的实验模型[3]。先前的研究表明,雌激素化合物会抑制斑马鱼睾丸中类固醇生成相关基因的转录,导致生殖功能受损[4]。同样,暴露于生态相关浓度(0.2–40 μg/L)的DEHP已被报道通过损害雌性卵母细胞成熟和排卵来破坏生殖性能[5]。此外,DEHP对精子发生产生负面影响,降低精子质量,抑制睾丸类固醇生成,并改变下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴[6]。
由于氧化应激和炎症是DEHP诱导睾丸损伤的关键机制,基于抗氧化剂的疗法引起了广泛关注。天然抗氧化剂可以中和活性氧(ROS),刺激机体天然的抗氧化系统,减少炎症,并防止细胞凋亡。它们还有助于维持线粒体的正常功能,恢复正常的激素产生(类固醇生成)及其平衡,并通过提供针对邻苯二甲酸酯引起的睾丸损伤的治疗来改善生殖健康[7]。尽管天然抗氧化剂已显示出对DEHP诱导的生殖毒性的保护作用,但其治疗应用通常受到生物利用度低、代谢快和靶点特异性有限的限制。这些局限性促使人们寻找具有改善的药理功效和多靶点治疗潜力的合成小分子。
其中,基于苯并噻唑的席夫碱衍生物因其多种药理活性而成为药物发现中广泛使用的杂环化合物。它们显示出显著的抗菌、抗真菌、抗病毒、抗结核、抗氧化、抗炎、镇痛和抗癌活性[8]。因此,基于苯并噻唑的席夫碱可以作为生成具有改善功效和多种生物活性的新型药物的潜在先导化合物。
本研究旨在探讨基于苯并噻唑的席夫碱CH5衍生物对成年雄性斑马鱼DEHP诱导的睾丸损伤的治疗功效。通过网络药理学、分子对接、体外抗氧化和安全性评估评估了CH5的生殖保护特性。此外,还对生殖行为、精子质量、组织病理学、氧化应激生物标志物和基因表达进行了体内评估。结果将强调CH5作为可能的多靶点药物缓解DEHP诱导的雄性生殖毒性的治疗潜力,并为开发睾丸疾病的新型干预措施提供基础。
章节片段
化学品
基于苯并噻唑的席夫碱CH5衍生物在实验室合成(见电子补充文件)。DEHP(CAS号117-81-7)和本研究中使用的所有其他化学品均购自Sigma公司。枸橼酸氯米芬(Clome 100)购自Abbott India Ltd。
CH5的计算机模拟评估
通过网络药理学和分子对接分析,鉴定了CH5对睾丸损伤的潜在治疗靶点和分子机制[9]。我们在BindingDB中鉴定了CH5的潜在靶点(70%
CH5对睾丸损伤的网络药理学分析
利用STRING数据库构建了CH5与睾丸损伤之间的共同靶点,并在Cytoscape中进行分析(电子补充图2)。通过CytoHubba Degree算法鉴定出的前10个高度连接基因为hsp90、esr1、ptgs2(cox-2)、egfr、erbb2、sirt1、igf1r、mapk14、parp1和mcl1(图1A)。GO富集分析显示主要参与细胞和代谢过程(BP)、内质网、线粒体和内质网组分(CC),以及核酸、离子、
讨论
DEHP是一种公认的内分泌干扰化学物质,对雄性及其生殖健康有害[23]。先前的研究表明,长期暴露于DEHP会通过干扰精子发生过程对雄性生育能力产生负面影响,从而阻碍精子质量和生殖能力。它还会对睾丸功能和生殖性能产生不利影响[2]。
网络药理学是药理学中确定
局限性
尽管本研究评估了CH5对DEHP诱导的雄性斑马鱼睾丸损伤的保护作用,但仍有几个方面需要详细研究。特别是,对精子质量检测(如运动性、形态学、超微结构、活力和DNA完整性)进行更全面的检查,将提供CH5对雄性斑马鱼生育能力的更多影响。此外,使用蛋白质印迹分析、免疫组织化学、免疫荧光或
结论
本研究表明,CH5通过改善生殖行为、精子质量、生育能力、抗氧化能力和睾丸组织结构,显著减轻了DEHP诱导的斑马鱼睾丸损伤。此外,CH5通过上调esr1恢复了类固醇生成信号传导,并减少了炎症介质(包括il-1β、tnf-α、inos和cox-2),表明具有多靶点保护机制。这些发现表明CH5是缓解
伦理声明
本研究按照ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究经机构动物伦理委员会(IAEC)批准,并根据ARRIVE指南执行。
伦理批准
所有实验程序均经机构动物伦理委员会(IAEC)批准,并根据ARRIVE指南执行(编号:IAEC/312/2023)。
关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在撰写本手稿期间,作者使用QuillBot和Grammarly来提高可读性和语法。使用这些工具后,作者根据需要审查和编辑了内容,并对内容的发表承担全部责任。
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的会影响到本论文报告工作的相互竞争经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学的持续研究资助项目(ORF-2026–414)。
Karthikeyan Ramamurthy|Kannan Jagan|Senthilkumar Palaniappan|Bader O. Almutairi|Mikhlid H. Almutairi|Balamuralikrishnan Balasubramanian|Mariadhas Valan Arasu|Kathiravan MuthuKumaradoss|Vignesh Sakthivel