Abstract
Denna studie undersöker den mekanism som ligger till grund för zinks förbättrande effekt på fertiliteten hos överviktiga råttor med hjälp av proteomik. Effekterna av tre olika doser av ZnSO4 på spermatogenes och hormonnivåer undersöktes. Spermatogenesen i testiklarna observerades med HE-färgning. Östrogen- och testosteronnivåerna i serum mättes med kemiluminescent mikropartikelimmunoassay. Spermaproteomanalys utfördes med hjälp av vätskekromatografi-masspektrometri. DAVID-databasen användes för att utföra GO-anrikningsanalysen och KEGG-analysen av de differentiellt uttryckta generna, och STRING-databasen online användes för att konstruera ett PPI-nätverk. Spermaantalet, spermiemotiliteten och testosteronhormonerna i den ZnSO4-behandlade råttgruppen ökade. ZnSO4 förbättrade testikelstrukturen och spermatogenesens avvikelser orsakade av fetma. Proteomisk analys visade att det fanns 401 differentiellt uttryckta proteiner i totalt 6 spermaprover från den ZnSO4-behandlade gruppen och fetma-grupperna. Differentiellt uttryckta proteiner matades in på webbplatsen DAVID. De 341 identifierade proteinerna klassificerades sedan enligt deras biologiska funktioner. KEGG-analysen visade att de berikade signalvägarna omfattade glykolys/glukoneogenes, kolmetabolism, citratcykel, fettsyrametabolism och pyruvatmetabolism. Vissa proteiner visade sig vara associerade med valin-, leucin- och isoleucinnedbrytningsvägar. STRING-analysen gav 36 nodproteiner. Cytoscape-analysen visade att dessa proteiner huvudsakligen deltog i nio nätverk inklusive metabolisk process, oxidation-reduktion, aerob andning, RNA-splicing och glutationskonjugering. ZnSO4 kan förbättra fertiliteten hos överviktiga hanråttor genom att reglera proteinuttryck relaterat till metabolism, inflammation och spermiemognad.
1. Introduktion
Fetma är förknippat med manlig infertilitet. Det finns en viss tidsmässig samstämmighet mellan ökningen av manlig infertilitetsgrad, minskningen av spermakvaliteten och ökningen av fetmagraden . Fetma leder till patologiska förändringar i testiklarnas ultrastruktur, och apoptosen av spermatogena celler ökar markant . Minskningen av antalet mogna spermier kan vara en av orsakerna som leder till den låga spermatogena förmågan hos överviktiga personer.
Det finns störningar i spårämnesmetabolismen hos överviktiga personer. Den störda nivån på spårämnesmetabolismen i kroppen inducerar motsvarande effekter på lipidmetabolismen. I det manliga reproduktionssystemet är zinkjoner huvudsakligen fördelade i testiklar, epididymis, prostata och sperma. Zink är en markör för prostatafunktionen. Dessutom reglerar den spermiefunktionen, fungerar som en kofaktor för de flesta enzymatiska reaktioner och bidrar till att upprätthålla spermiernas rörlighet. Zink spelar också en viktig roll i testikelutvecklingen och spermiebildningen . Zinkbrist ökar avsevärt apoptos av könsceller i musens testiklar och orsakar stopp i spermatogenesen och skador vid befruktning . Studier har visat att överviktiga män löper 3,5 gånger större risk att få oligozoospermi än normalviktiga män . Zinktillskott kan minska vikten hos överviktiga personer. Blodglukosstatus (fasteblodglukos), blodlipidparametrar (totalkolesterol, triglyceridnivå, lipoproteinkolesterol med hög densitet och lipoproteinkolesterol med låg densitet) och blodtryck förbättras efter zinktillskott . Oralt zinkpreparat kan förbättra zinkinnehållet i spermaplasma, främja omvandlingen av spermiekärnprotein (dvs. från lysin till arginin) och hämma den förtida depolymeriseringen av spermiekärnan. Det kan förbättra spermiemotiliteten och spermakvaliteten hos infertila patienter utan uppenbara biverkningar . Tillämpningen av proteomik för att förstå effekterna av ZnSO4-behandling på spermieproteiner vid fetma är dock fortfarande begränsad och ytterligare utforskning krävs.
I den här studien undersöktes effekterna av tre olika doser av ZnSO4 på spermatogenes och hormonella nivåer hos feta råttor. Den mekanism som ligger till grund för denna effekt analyserades vidare genom proteomanalys.
2. Material och metoder
2.1. Djur
De 7 veckor gamla Sprague Dawley-råttorna (vikt 180-200 g) köptes från Experimental Animal Center of Hebei Medical University. De hölls på en 12 timmars mörker/ljuscykel i ett luftkontrollerat rum (temperatur, ; luftfuktighet, ) med fri tillgång till vatten och djurfoder. Alla djurförsök har godkänts av den etiska kommittén vid Hebei Institute of Family Planning Science and Technology.
2.2. Upprättande av fetmamodell, gruppering av djur och provtagning
Råttorna delades slumpmässigt in i två grupper: normalfodergrupp (15 djur per grupp) och fetmamodellgrupp (30 djur per grupp). Varje grupp utfodrades med motsvarande dieter i 8 veckor, dvs. en normal chow-diet för den normala gruppen och en fettrik diet för fetma-modellgruppen. Råttornas kroppsvikt vägdes varje vecka och registrerades under 8 veckor. Fetmamodellen ansågs framgångsrik när den genomsnittliga kroppsvikten i modellgruppen var 1,2 gånger högre än i kontrollgruppen. Råttornas längd mättes (nosspets till anus) och Lee-indexet beräknades med formeln .
När fetmamodellen etablerats delades modellråttorna slumpmässigt in i två grupper: fetmagruppen och den ZnSO4-behandlade gruppen. Råttor i den ZnSO4-behandlade gruppen fick ZnSO4 (Tianjin Yongda Chemical Reagent Company Limited) (3,2 mg/kg/d) i 4 veckor genom oral gavage. I slutet av försöket mättes kroppsvikten, testikelvikten, epididymalvikten och peritestikulärt fett i varje grupp, och blod togs från bukaorta. Spermaprover togs från den kaudala epididymis. Testiklarna avlägsnades.
2.3. Spermaantal och spermamotilitet
Den vänstra epididymis av varje råtta skördades omedelbart efter offret och överfördes till ett rör som innehöll 1 mL varm (37 °C) saltlösning. De skakades sedan vid 37°C i 5 minuter för att möjliggöra spridning av spermatozoer. Ungefär 10 μL av den utspädda spermiesuspensionen överfördes till varje räkneskammare i hemocytometern för att bestämma spermiekoncentrationen och motiliteten. Motiliteten mättes som den procentuella andelen motila spermier (a+b-klass) bland de totala spermatozoerna.
2.4. Bestämning av fastande serumglukos, blodfetter och insulin
Totalkolesteroler, triglycerider, lipoprotein med låg densitet och lipoprotein med hög densitet i serum mättes på en Siemens Centaur XP-analysator med hjälp av ett kemiluminiscent mikropartikelimmunoassay-kit (Medical System Biotechnology Co., LTD). Serumglukos vid fastande mättes med ett glukosdetektionskit (Medical System Biotechnology Co., Ltd., Ningbo, Kina) på en ACCUTE TBA-40FR-analysator (Toshiba Medical Systems Co., Tokyo, Japan). Serumnivåerna av insulin bestämdes genom kemiluminiscensimmunoassay på ett UniCel DxI 800-system (Beckman Coulter, CA, USA) med motsvarande reagenser (Beckman Coulter, CA, USA).
2.5. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)
Leptinnivån bestämdes med hjälp av ELISA-kits (Multisciences Biotech Co., Ltd., Hangzhou, Kina). Efter avslutad reaktion avlästes absorbansen vid 450 nm.
2.6. HE-färgning
Testes fixerades i Bouins lösning över natten. Testiklarna dehydratiserades sedan med alkohol och bäddades in i paraffin. Proverna sektionerades i 5 μm tjocklek och färgades med HE-färgning. Spermatogenesen i testiklarna observerades i ljusmikroskop.
2.7. Mätning av androgenhormoner
Östrogen- och testosteronnivåerna i serum mättes på en Siemens Centaur XP-analysator med hjälp av kemiluminescent mikropartikelimmunoassay. Detektionskitet köptes från Siemens Healthcare Diagnostic Inc. och Cayman Chemical, Michigan, USA.
2.8. Flytande kromatografi-masspektrometri
De spermaproteinprover som användes i den här studien kom från de tre grupperna (normalgrupp, grupp med obesitasmodell och ZnSO4-behandlad grupp). Spermaproverna skördades från den kaudala epididymis. I korthet extraherades proteiner med lysatbuffert med 8 M urea, 10 mM DTT och proteashämmare. Sonikation utfördes i 3-5 minuter. Supernatanten samlades upp efter 20000 g centrifugering i 10 min vid 4 °C och proteinet kvantifierades med Bradfordmetoden. De extraherade proteinerna inkuberades med 100 mM TEAB till 100 μL och sedan med 200 mM TCEP vid 55°C i 1 h. Därefter tillsattes 5 μL 375 mM iodoacetamid (IAA). Efter inkubation i mörker i 30 minuter tillsattes förkyld aceton och det inkuberades över natten vid -20 °C. Supernatanten avlägsnades försiktigt efter 8000 g centrifugering vid 10°C i 10 min, och lysatet lämnades i rumstemperatur i 2-3 min för att torka. Slutligen blandades 100 μg protein, 100 μL 100 mM TEAB-lösning och trypsinenzymkvoten protein (1 : 50) och enzymspjälkningen utfördes över natten vid 37 °C.
Vätskekromatografi-masspektrometri: Delvis smälta prover togs ut och löstes upp i lösning A (2 % ACN/98 % H2O/0,1 % FA). Efter centrifugering vid 20000 g i 30 minuter togs supernatanten och proteinsekvensen detekterades med EASY-nLC liquid phase-Q Exactive masspektrometer (American Thermo Fisher).
Masspektrometriförhållandena var 90 min för datainsamlingstid, 2 kV för sprutspänning, 320 °C för kapillärtemperatur, 27 % för normaliserad kollisionsenergi och 300-1400 Da för insamlingsmassavärdet. Primära parametrar var 70000 för upplösning, 36 för AGC-mål, 60 ms för maximal IT och profil för spektrumdatatyp. Sekundära parametrar var 17500 för upplösning, 54 för AGC-mål, 80 ms för maximal IT och 3,0 m/z för isoleringsfönster.
2,9. Datahämtning
I sökmotorn MaxQuant 1.5.2.8 är det första felet 20 ppm, det andra felet 0,02 Da. Den fasta ändringen är följande. Cystein modifieras till Carbamidomethyl-Cys, och den variabla modifieringen är följande: Oxidation-M, LysisC eller Trypsin eller Glu-C digestion. Enzymatisk nedbrytning tillåter upp till två saknade platser. Utfyllnad av datagap, normalisering och differensgranskning () utfördes alla med hjälp av standardinställningarna i Perseus-programvaran. Sammanlagt 1344 proteiner identifierades och kvantifierades i 6 prover från båda grupperna. Kvalitativ och kvantitativ information om Zn- och G-gruppen på differentiella proteiner erhölls. Perseus programvara utförde -test och signifikansanalys på de kvantitativa resultaten och förhållandena mellan proteinerna. Den erhållna listan över differentiella proteiner är följande: totalt 401 signifikanta differentiella proteiner erhölls genom -testresultat och analysresultat för differentiell fördelning.
2.10. GO (Gene Ontology) och KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) analys
Differentiella proteiner importerades till webbplatsen DAVID (Functional Annotation Bioinformatics Microarray Analysis) (https://david.ncifcrf.gov/) för grundläggande bioinformatikutvinning. Webbverktygen som tillhandahålls av DAVID användes för att söka efter termer för funktionell annotering och vägar som var berikade i de ovan identifierade proteinerna, inklusive cellulär komponent, molekylär funktion och biologisk process.
2.11. Analys av proteininteraktionsnätverk
De differentiella proteiner som undersöktes importerades till STRING (https://string-db.org/) onlinedatabas för analys. Den differentiella geninteraktionsnätverkskartan ritades. De interaktiva nätverksdata exporterades till programvaran Cytoscape 3.2 för att bestämma nätverkets centrala nodprotein.
2.12. Statistisk analys
Data visades som . Den statistiska analysen utfördes i SPSS22.0 med hjälp av envägs variansanalys (ANOVA) där ett värde < 0,05 ansågs statistiskt signifikant.
3. Resultat
3.1. Spermaparametrar och testosteronhormonnivåförändringar i sperma efter ZnSO4-behandling
Jämfört med kontrollgruppen ökade kroppsvikten, peritestikulärt fett, Lees index, totalkolesteroler, triglycerider, högdensitetslipoprotein och leptin hos råttor i obesitasgruppen och leptin hos råttor i den ZnSO4-behandlade gruppen signifikant. Jämfört med kontrollgruppen minskade lipoproteinet med låg densitet hos råttor med fetma signifikant. Jämfört med fetma-gruppen minskade kroppsvikten, det peritestikulära fettet och Lees index i den ZnSO4-behandlade gruppen, och skillnaden var statistiskt signifikant (tabell 1). För att upptäcka ZnSO4:s effekter på råttornas fertilitet utvärderades först varje grupps spermaparametrar enligt WHO:s 2010-kriterier . Antalet spermier och spermiernas motilitet hämmades i överviktsgruppen enligt tabell 2. Jämfört med fetma gruppen ökade antalet spermier och spermiernas rörlighet hos de ZnSO4-behandlade råttorna, vilket tyder på att ZnSO4 förbättrar spermaparametrarna hos feta råttor. Fetma kan i sig självt orsaka en ökning av blodfetter, men våra resultat visade att blodglukos-, blodfett- och insulinnivåerna inte nådde upp till nivån för diabetes. Det kan anses att de störande faktorerna för diabeteskomplikationer var uteslutna. Vidare upptäckte vi testosteronnivån i serum. Resultaten visade att testosteronhormonerna ökade i den ZnSO4-behandlade gruppen jämfört med gruppen med fetma (tabell 2). Således kunde ZnSO4-behandling förbättra spermakvaliteten hos överviktiga råttor.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Note: # jämfört med normal kontroll; jämfört med fetma.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Note: Jämfört med normal kontroll; jämfört med fetma.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.2. ZnSO4-behandling förbättrar återhämtningen av testikelförsämring inducerad av fetma
Därefter genomförde vi histologianalys av testikelvävnad och resultaten visas i figur 1. Enligt testikelns histologi uppvisade den normala gruppen normal spermatogenes (figurerna 1(a) och 1(d)), medan fetmagruppen uppvisade störd spermatogenes eftersom lumenet i de seminifera tubulerna var nästan tomt (figurerna 1(b) och 1(e)). Som vi förväntade oss visade den ZnSO4-behandlade gruppen en signifikant förbättring jämfört med fetma-gruppen när det gäller testikelns histologi med förekomsten av normala Sertoli- och Leydig-celler och ostörd spermatogenes (figurerna 1(c) och 1(f)). Således kan ZnSO4 förbättra testikelstrukturen och spermatogenesens avvikelser orsakade av fetma.
3.3. Klassificering av 341 spermaproteiner med hjälp av bioinformatik: Cellulär komponent, molekylär funktion och biologisk process
För att bestämma de differentiellt uttryckta proteinerna utfördes proteomisk analys. Sammanlagt 1344 proteiner identifierades och kvantifierades i totalt 6 spermaprover från den ZnSO4-behandlade gruppen och obesitasgruppen. Programvaran Perseus utförde -test och differentiell signifikansanalys på de kvantitativa resultaten och förhållandena av proteiner. Sammanlagt 401 signifikanta proteiner erhölls. Differentiella proteiner matades in i DAVID-webbplatsen för skillnader i proteinfunktion mellan den ZnSO4-behandlade gruppen och fetma-gruppen. I GO-klassificeringen analyserades 371 proteiner och 30 proteiner motsvarade inte varandra. De 341 identifierade proteinerna klassificerades sedan enligt deras biologiska funktioner. Vi använde de webbverktyg som DAVID tillhandahåller för att söka efter termer för funktionell annotering och vägar som var berikade i de ovan identifierade proteinerna. Resultaten av dessa analyser visas i figur 2. Vi fokuserade på ontologin för cellulär komponent, molekylär funktion och biologisk process för analys av anrikning av funktionella annotationstermer med och .
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
I gruppen ”cellulär komponent” (figur 2(a)) visade kategorianalysen att 59 % av proteinerna med signifikanta skillnader var organella komponenter, och 60,7 % av dessa var organella beståndsdelar. Dessutom tillhörde 29,6 % av proteinerna ett makromolekylärt komplex. Analysen av GO-termerna för ”molekylär funktion” visade att 22 % av proteinerna klassificerades som proteiner med katalytisk aktivitet (figur 2(b)). De övriga proteinerna kunde klassificeras som proteinbindning, rRNA-bindning och enzymbindning. När det gäller databasen för ”biologiska processer” (figur 2(c)) var majoriteten av de 24 % proteinerna förknippade med metaboliska processer. Dessutom var proteiner kopplade till transport, signaltransduktion, celldöd, celladhesion, immunsystemprocess och reproduktion. Resultaten av signalvägsanalysen (figur 2(d)) med koncentrerade proteiner och anrikning är följande. Flera metaboliska vägar såsom glykolys/glukoneogenes, kolmetabolism, citratcykel (TCA-cykel), fettsyrametabolism och pyruvatmetabolism har störts och påverkats, och vissa proteiner har visat sig vara förknippade med valin-, leucin- och isoleucinnedbrytningsvägar.
3.4. Zinkens effekter identifieras ytterligare genom differentiellt uttryckta spermieproteiner
Kvantifieringsanalys utfördes för att jämföra proteinnivåerna mellan de tre grupperna. I de differentiellt uttryckta proteinerna valde vi metaboliska, zinktransportassocierade proteiner och nodproteiner i nätverket (tabell 3). Proteiner med statistiskt signifikanta förändringar visades i figur 3. Dessa proteiner var ARG2, COX5B, ZNT1, LYAR och TM165. Jämfört med obesitasgruppen minskade uttrycket av ARG2, COX5B och ZNT1 signifikant i den ZnSO4-behandlade gruppen, medan uttrycket av LYAR och TM165 ökade signifikant.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5. Nätverket för differentiell proteininteraktion upprättas med hjälp av STRING-nätverksdatabasen
STRING är en analysmjukvara online som analyserar och förutsäger interaktionen mellan kända proteiner. STRING-programvaran upprättar en poängsättningsmekanism för att göra motsvarande vikter på olika datakällor och ger slutligen en omfattande poäng och konstruerar sedan en nätverkskarta över protein-proteininteraktioner . De 341 differentiella proteiner som undersöktes importerades till STRING (http://string-db.org/) online-databas för analys, och 341 proteiner identifierades, och den differentiella geninteraktionsnätverkskartan genererades. Därefter exporterades de interaktiva nätverksdata till programvaran Cytoscape 3.2 för att bestämma nätverkets centrala nodprotein. Man kan se att nätverket för differentiell proteinsammansättning är komplext (figur 4). Vi använde sedan Cytoscape-pluginprogrammet för att analysera nodeproteinerna i nätverket, och totalt 36 nodeproteiner erhölls från analysen (tabell 3). Från en lista över toppnätverk som genererats med STRING valde vi ut undernätverken. Cytoscape-analysen visade att dessa proteiner huvudsakligen deltog i nio nätverk, inklusive metabolisk process, oxidation-reduktion, aerob andning, RNA-splicing och glutationskonjugering.
4. Diskussion
Hälsoorganisationen WHO definierar en person med onormal eller överdriven fettansamling som övervikt eller fetma, och detta tillstånd utgör ett växande hot mot människors hälsa globalt . Vissa rapporter visar att fetman ökar snabbt , vilket inte bara ökar risken för sjukdomar utan också parallellt ökar patienternas risk för att utveckla reproduktionsstörningar. I takt med att mäns reproduktiva funktion försämras globalt har fler och fler människor insett att fetma försämrar spermakvaliteten. Med ökat BMI förändras spermaparametrarna, vilket förändrar spermiernas fysiska och molekylära struktur . Tidigare studier har visat att spermiekoncentrationen och det totala antalet rörliga spermier påverkades negativt av ett högt BMI . I den här studien visade råttor i överviktsgrupperna en signifikant minskning av spermiekoncentrationen och spermiemotiliteten hos spermier jämfört med råttorna i normalviktsgruppen, medan ZnSO4 förbättrade spermaparametrarna jämfört med överviktsgruppen.
Ombalanser i könshormoner kan påverka den manliga reproduktionen, och en överviktsstatus kan påverka hormonnivåerna hos män . Samtidigt har studier visat att fetma har ett nära samband med endokrina störningar, såsom avvikelser i könshormonerna . Fetma hos män har en negativ inverkan på den manliga reproduktionspotentialen på grund av förändringar i hormonnivåerna . Därför testade vi serumnivåerna i varje grupp. Testosteronhormonerna ökade i den ZnSO4-behandlade gruppen jämfört med den normala gruppen och fetma-gruppen. Det verkar som om ZnSO4-behandlingen signifikant ökade androgenhormonnivåerna så att de motsvarade nivån i den normala kontrollgruppen. Minskad kroppsvikt och blodfettnivå hos ZnSO4-behandlade råttor kan reparera Leydig-cellerna och därmed öka testosteronnivån. Som en följd av detta kan ett funktionellt manligt reproduktionssystem återskapas, vilket underlättar spermatogenes och regenerering av testikelstrukturen. Det är uppenbart att testikelns histologi i den ZnSO4-behandlade gruppen har förbättrats med Sertoli- och Leydigceller som har regenererats och spermierna i lumen har återställts. En storskalig jämförande proteomik är därför en effektiv metod för att identifiera eventuella skillnader i proteinuttryck mellan de grupper som behandlades med fetma och de som behandlades med ZnSO4. Vår studie identifierade skillnaderna i proteinuttrycksprofiler mellan normala fertila spermier och spermier från ZnSO4-behandlade grupper.
GO-annoteringsanalys visade att 24 % av proteinerna var förknippade med metaboliska processer och 22 % av proteinerna klassificerades som proteiner med katalytisk aktivitet. De övriga proteinerna klassificerades som proteinbindning, rRNA-bindning och enzymbindning, inklusive ATP-bindning. Det är väl känt att ATP-bindande proteiner spelar en grundläggande roll i biologiska processer, vilket indikerar förändringar i syntetiska och metaboliska processer. Mitokondrier är organeller som tillhandahåller energi (ATP) till cellerna. Mitokondrier är också det primära målet för oxidativ stress. I den manliga kroppen är mitokondrierna den viktigaste energiproduktionsanläggningen i processen för spermatogen cellmognad och ger också energi till spermatozoerna efter ejakulationen. När oxidativ stress uppstår hos överviktiga män kan därför mitokondrierna i spermier skadas kraftigt. Spermier är känsliga för oxidativ stress och saknar förmåga att reparera skador. Fettrik kost inducerar oxidativ stress hos överviktiga råttor, vilket inducerar skador på spermiernas mitokondriella membran och påverkar mitokondriernas funktion . Egwurugwu et al. drog slutsatsen att zinksulfat hade vissa betydande positiva effekter på androgen- och spermiekvalitet vid fysiologiska doser. Det var dock skadligt vid högre doser.
ARG2 är känt för att lokaliseras i mitokondrier . Den spelar också en avgörande roll i produktionen av ornitin, som är en föregångare till prolin, hydroxiprolin och polyamin, och är nödvändig för cellproliferation. Fetma och dess associerade sjukdomar kännetecknas av låga nivåer av kronisk inflammation . ARG2 främjar proinflammatoriska reaktioner i makrofager och bidrar till bevis på ateroskleros och fetmarelaterad insulinresistens . Vi tror att tidig fetma kan leda till uppreglering av arginas, vilket resulterar i systemiska förändringar i arginas och argininmetaboliter. Uppreglering av ARG2 i den feta gruppen kan vara förknippad med cellproliferation och kronisk inflammation orsakad av fetma. Arginas förbättrar överviktsinducerade leverlipid- och systemiska fettavvikelser genom att hämma aktivering av vägar som är involverade i hepatisk triglyceridmetabolism och mitokondriell funktion .
Av dessa proteiner är framför allt COX5B av stort intresse och kopplat till mitokondriell funktion och cellulär energiproduktion . Cytokromoxidas (COX, komplex IV) är ett enzym i mitokondriernas elektrontransportkedja som finns i mitokondriernas inre membran, och dess aktivitet krävs för att generera den protonmotionskraft som driver ATP-syntesen nedströms. Det är en av tre mitokondriella isoformer av cytokromoxidas, dvs. komplex IV i den mitokondriella andningskedjan. COX5B är involverad i det sista steget i den oxidativa fosforyleringen, med produktion av H2O, och upprätthållandet av den elektrokemiska gradienten som behövs för att producera ATP. Sålunda kan minskade nivåer av ARG2 och COX5B hos zinksulfatbehandlade råttor tyda på en zinkinducerad effekt på fertiliteten hos överviktiga råttor, särskilt när det gäller testikelregeneration, spermatogenes och spermamotilitet.
Några differentiellt uttryckta proteiner som identifierats i den här studien är involverade i zinktransportprocessen. Elgazar et al. fann till exempel att ZnT1 finns i plasmamembranet och cytoplasman i stödjecellerna. Studier har visat att Znt1 spelar en viktig roll i zinkhomeostasen hos vuxna möss . Metallresponsiv transkriptionsfaktor-1 (MTF-1) spelar en roll i samordningen av cellulära reaktioner på metallhomeostas och oxidativ stress. MTF-1 är en zinkberoende transkriptionsfaktor som stimulerar generna för metallothionin och zinktransporter-1 (ZNT-1) med ökande zinkkoncentration . Foster et al. visade att det relativa uttrycket av zinktransportörernas mRNA var mycket varierande. ZnT1 är den mest förekommande i testiklarna, och den har interaktioner i zinktransporten över plasmamembranet. Noh et al. rapporterade att ZnT1 mRNA-nivåerna var något förhöjda hos kvinnor med fetma, och zinktransportörförändringar kan också vara förknippade med fetmarelaterade inflammatoriska tillstånd.
Ly1 antibody reactive homolog (LYAR) beskrevs för första gången av Su et al. som ett cDNA som kodar för zinkfingerprotein som isolerats från en T-cellsleukemilinje av mus . Lyar genen, som är känd för att uttryckas rikligt i testiklarna, kodar för ett nukleolärt protein som innehåller ett C2HC-zinkfingermotiv av LYAR-typ och tre kärnlokaliseringssignaler. Lee et al. fann att LYAR-proteinet fanns i spermatocyter och spermatider, men inte i spermier. Vi upptäckte dock LYAR-uttryck i spermier, och dess uttryck minskade i spermier från överviktiga råttor och ökade i ZnSO4-behandlade grupper. LYAR identifieras vara associerad med cytoplasmatiska ribosomer i manliga könsceller och cancerceller och är involverad i preribosomal RNA-bearbetning i kärnan . LYAR är en modulator av ett av de två grundläggande stegen för initiering av translation i manliga könsceller från däggdjur och vissa typer av tumörer . LYAR undertrycker avsevärt transkriptionen av gener för oxidativ stress, inklusive SLC7A11, HMOX1 och CHAC1. Myc onkoprotein uppreglerar LYAR-uttrycket genom att aktivera dess gentranskription, och uppregleringen av LYAR skyddar i sin tur cancerceller mot oxidativ stressmedierad apoptos genom att minska CHAC1-genuttrycket .
Transmembranprotein 165 (TM165) är ett Golgi-transmembranprotein , och dess brist orsakar en medfödd störning av glykosylering. TM165 är både transkriptionellt och translationellt överuttryckt i hepatocellulärt karcinom och associerad med invasiv förmåga av hepatocellulärt karcinom . Uppgifter från nyligen genomförda studier ger dock flera indikationer på att de är involverade i kalcium- och manganhomeostasen . TM165 tillför Ca2+ och Mn2+ till Golgikomplexet i utbyte mot H+ för att upprätthålla funktionerna hos laktossyntas och eventuellt andra glykosyltransferaser . Det humana Golgi-proteinet TM165 kan transportera kalcium och mangan i jäst- och bakterieceller . Vår studie visade att TM165-uttrycket hos överviktiga råttor minskade och ökade efter zinktillskott, vilket tyder på att TM165 ökade efter zinktillskott.
5. Slutsatser
Slutsatsen är att resultaten av denna studie ger belägg för att ZnSO4 kan förbättra hormonnivåer, testikelregeneration och fertilitet. Proteomisk analys visar vidare att ZnSO4 kan förbättra fertiliteten hos överviktiga hanråttor genom att reglera proteinuttryck relaterat till ämnesomsättning, inflammation, spermiemognad och andra interaktioner.
Datatillgänglighet
Data som används för att stödja resultaten i denna studie är tillgängliga på begäran.
Oppenbargörande
Förvaltningsorganet hade ingen roll i studiens utformning, insamling och analys av data, beslut om att publicera eller utarbetande av manuskriptet.
Intressekonflikter
Författarna förklarar att det inte finns någon intressekonflikt när det gäller publiceringen av denna artikel.
Acknowledgments
Denna studie stöddes av Hebei-provinsregeringens finansierade projekt för klinisk medicin med utmärkta talanger för utbildning och grundforskning (Grant No. 20170183).