РЕЗЮМЕ. Було продемонстровано, що гідробромистий ареколін регулює виживання та репродукцію чоловічих статевих клітин. Однак, бракує повного розуміння специфічних ролей і регульованих генів гідробромистого ареколіну в процесі сперматогенезу. Метою цього дослідження було вивчити вплив гідробромистого ареколіну на сперматогенез і асоційовані зміни транскриптому. Сперматогенні клітини лінії GC1 обробили гідробромистим ареколіном, щоб визначити вплив проліферації та апоптозу in vitro. Мишам з Інституту вивчення злоякісних пухлин вводили гідробромистий ареколін внутрішньошлунково. Яєчка і придатки яєчок використовували для підрахунку сперматозоїдів, забарвлення гематоксиліномеозином, виявлення апоптозу та аналізу транскриптому. Морфологія клітин суттєво змінилась, і кількість апоптичних клітин збільшилась із підвищенням концентрації і тривалості обробки за допомогою гідробромистого ареколіну. Також було зафіксовано інгібування проліферації клітин. Експерименти за участі тварин продемонстрували, що сперматозоїди в експериментальних групах були значно зменшеними порівняно з контрольною групою. Секвенування транскриптому було проведено за використання яєчок мишей, яким вводили гідробромистий ареколін впродовж чотирьох тижнів. Результати секвенування показали 181 суттєвий ген із позитивною регуляцією і 159 суттєвих генів із негативною регуляцією, які згодом проаналізували за допомогою онтології гену (GO) і виявили деякі шляхи й процеси розвитку в яєчках, пов’язані з гормоном. Результати підтвердили, що гідробромистий ареколін інгібує проліферацію і сприяє апоптозу клітин GC1, а також спричиняє зменшення кількості сперматозоїдів і підвищення рівня тестостерону в мишей.
Ключові слова: гідробромистий ареколін, клітини GC1, апоптоз, сперматогенез
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Abbas, G., Kashif, M., Mudassar, et al., Cytotoxic, embryotoxic, insecticidal and anti–microbial activities of standardized Areca catechu nut, Pak. J. Pharm. Sci., 2018, vol. 31, no. 2, pp. 385–392.
Asadi, A., Ghahremani, R., Abdolmaleki, A., et al., Role of sperm apoptosis and oxidative stress in male infertility: A narrative review, Int. J. Reprod. Biomed., 2021, vol. 19, no. 6, pp. 493–504. https://doi.org/10.18502/ijrm.v19i6.9371
Chang, B.E., Liao, M.H., Kuo, M.Y., et al., Developmental toxicity of arecoline, the major alkaloid in betel nuts, in zebrafish embryos, Birth Defects Res., Part A, 2004, vol. 70, no. 1, pp. 28–36. https://doi.org/10.1002/bdra.10136
Chen, X., He, Y., and Deng, Y., Chemical composition, pharmacological, and toxicological effects of betel nut, Evidence Based Complementary Altern. Med., 2021, vol. 2021, p. 1808081. https://doi.org/10.1155/2021/1808081
Di Guardo, F., Vloeberghs, V., Bardhi, E., et al., Low testosterone and semen parameters in male partners of infertile couples undergoing IVF with a total sperm count greater than 5 million, J. Clin. Med., 2020, vol. 9, no. 12, p. 3824. https://doi.org/10.3390/jcm9123824
Ezzatabadipour, M., Azizollahi, S., Sarvazad, A., et al., Effects of concurrent chronic administration of alcohol and nicotine on rat sperm parameters, Andrologia, 2012, vol. 44, no. 5, pp. 330–336. https://doi.org/10.1111/j.1439-0272.2012.01284.x
Fainberg, J. and Kashanian, J.A., Recent advances in understanding and managing male infertility, F1000Research, 2019, vol. 8, pp. 1–8. https://doi.org/10.12688/f1000research.17076.1
Hu, K., He, C., Ren, H., et al., LncRNA Gm2044 promotes 17β–estradiol synthesis in mpGCs by acting as miR–138–5p sponge, Mol. Reprod. Dev., 2019, vol. 86, no. 8, pp. 1023–1032. https://doi.org/10.1002/mrd.23179
Jenardhanan, P., Panneerselvam, M., and Mathur, P.P., Effect of environmental contaminants on spermatogenesis, Semin. Cell Dev. Biol., 2016, vol. 59, pp. 126–140. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2016.03.024
Keskin, M.Z., Budak, S., Zeyrek, T., et al., The relationship between serum hormone levels (follicle–stimulating hormone, luteinizing hormone, total testosterone) and semen parameters, Arch. Ital. Urol. Androl., 2015, vol. 87, no. 3, pp. 194–197. https://doi.org/10.4081/aiua.2015.3.194
Kumar, S., Tobacco and areca nut chewing–reproductive impairments: an overview, Reprod. Toxicol., 2013, vol. 36, pp. 12–17. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2012.11.007
Li, W.Q., Wang. F., Liu Z.M., et al., Gold nanoparticles elevate plasma testosterone levels in male mice without affecting fertility, Small, 2013, vol. 9, nos. 9–10, pp. 1708–1714. https://doi.org/10.1002/smll.201201079
Liu, Y.J., Peng, W., Hu, M.B., et al., The pharmacology, toxicology and potential applications of arecoline: a review, Pharm. Biol., 2016, vol. 54, no. 11, pp. 2753–2760. https://doi.org/10.3109/13880209.2016.1160251
Miyaso, H., Ogawa, Y., and Itoh, M., Microenvironment for spermatogenesis and sperm maturation, Histochem. Cell. Biol., 2022, vol. 157, no. 3, pp. 273–285. https://doi.org/10.1007/s00418-021-02071-z
Neto, F.T., Bach, P.V., Najari, B.B., et al., Spermatogenesis in humans and its affecting factors, Semin. Cell. Dev. Biol., 2016, vol. 59, pp. 10–26. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2016.04.009
Oliveira, P.F., Sousa, M., Silva, B.M., et al., Obesity, energy balance and spermatogenesis, Reproduction, 2017, vol. 153, no. 6, pp. 173–185. https://doi.org/10.1530/REP-17-0018
Peng, W., Liu, Y.J., Wu, N., et al., Areca catechu L. (Arecaceae): a review of its traditional uses, botany, phytochemistry, pharmacology and toxicology, J. Ethnopharmacol., 2015, vol. 164, pp. 340–356. https://doi.org/10.1016/j.jep.2015.02.010
Ramaswamy, S. and Weinbauer, G.F., Endocrine control of spermatogenesis: Role of FSH and LH/testosterone, Spermatogenesis, 2015, vol. 4, no. 2, p. e996025. https://doi.org/10.1080/21565562.2014.996025
Saha, I., Chatterjee, A., Mondal, A., et al., Arecoline augments cellular proliferation in the prostate gland of male Wistar rats, Toxicol. Appl. Pharmacol., 2011, vol. 255, no. 2, pp. 160–168. https://doi.org/10.1016/j.taap.2011.06.010
Shih, Y.T., Chen, P.S., Wu, C.H., et al., Arecoline, a major alkaloid of the areca nut, causes neurotoxicity through enhancement of oxidative stress and suppression of the antioxidant protective system, Free Radical Biol. Med., 2010, vol. 49, no. 10, pp. 1471–1479. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2010.07.017
Volgin, A.D., Bashirzade, A., Amstislavskaya, T.G., et al., DARK classics in chemical neuroscience: arecoline, ACS Chem. Neurosci., 2019, vol. 10, no. 5, pp. 2176–2185. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.8b00711
Wang, K., Gao, Y., Wang, C., et al., Is parthanatos involved in varicocele?, DNA Cell Biol., 2022, vol. 41, no. 10, pp. 861–870. https://doi.org/10.1089/dna.2022.0289