Цитологія і генетика 2024, том 58, № 5, 92-93
Cytology and Genetics 2024, том 58, № 5, 476–485, doi: https://www.doi.org/10.3103/S0095452724050128

Arecoline hydrobromide promotes the apoptosis of male germ cells

Sun J., Xu S., Ye M., Wang C., Liu L., Ding B., Li X., Wang X., Zhang F., Liang M.

  1. First Affiliated Hospital, Bengbu Medical College, 233030 Bengbu, China
  2. School of Life Science, Bengbu Medical College, 233030 Bengbu, China

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

Цитологія і генетика
2024, том 58, № 5, 92-93

Current Issue
Cytology and Genetics
2024, том 58, № 5, 476–485,
doi: 10.3103/S0095452724050128

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