玉米赤霉烯酮对大鼠的生殖毒性及水飞蓟素缓解其危害的机制

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:linxi054
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玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是一种饲料和食品中广泛存在的雌激素性霉菌毒素,对动物生殖机能危害很大。种猪良好的繁殖性能是养猪企业生存的基础,而母猪妊娠期摄入ZEN是否会影响子代繁殖性能而降低其种用价值,是养猪业关心的热点。因此,全面评价ZEN对动物的生殖毒性,阐明ZEN对子代后续发育的生殖毒性机理,对保护和提高畜禽繁殖性能具有重要意义。此外,开展霉菌毒素的解毒研究一直是公共卫生及饲料安全领域的迫切要求,水飞蓟素(Silymarin,Sily)是一种富含黄酮的植物提取物,在哺乳动物靶器官尤其是肝脏中具有抗氧化、抗炎和抗癌作用,其有可能结合并调节雌激素受体(ESR)而发挥双向雌激素调节活性,是有潜力的玉米赤霉烯酮解毒剂。因此,本研究通过两个动物试验探讨了ZEN对母鼠和F1雌雄大鼠的生殖毒性以及水飞蓟素对ZEN诱导的大鼠肝毒性和生殖毒性的缓解作用及机制。试验一玉米赤霉烯酮对大鼠的生殖毒性研究以64只妊娠母鼠为实验动物,随机分成4组。在妊娠期(GDs)0-20 d饲以不同ZEN浓度的日粮(0,5,10和20 mg/kg)。在母鼠妊娠第21d,子代断奶(产后21d)和性成熟(产后63d)三个时间点进行采样分析,研究了ZEN对母鼠、F1雌鼠和F1雄鼠的毒性作用。主要实验结果如下:1.ZEN对妊娠期母鼠的毒性具有剂量依赖效应。5 mg/kg ZEN未见对母鼠的毒性作用,而20 mg/kg ZEN显著降低了仔鼠的初生存活率(P<0.05)。此外,20mg/kg ZEN还显著提高了母鼠血清谷丙转氨酶(ALT,27.9%)和谷草转氨酶(AST,80.7%)活性。同时,10和20 mg/kg ZEN处理也显著降低了血清谷胱甘肽转移酶(GSH)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)而升高了丙二醛(MDA)水平(P<0.05)。此外,20 mg/kg ZEN也显著提高了母鼠血清卵泡刺激素(FSH,70.8%)而降低了雌二醇(E2,12.1%)水平(P<0.05)并引起胎盘病理损伤,同时抑制了胎盘中雌激素受体-α(Esr1)和ATP结合盒转运蛋白ABCb1和ABCc1的表达(29.7%-66.7%),而提高了(P<0.05)3?-羟基类固醇脱氢酶(3?-HSD)和ABCc5的表达(38.6%-45.5%)。2.母鼠妊娠期ZEN摄入对F1雌雄性大鼠均产生了生殖毒性。20 mg/kg ZEN显著(P<0.05)降低了F1新生雌鼠的存活率并降低了雌雄F1大鼠的初生重和断奶重(P<0.05)。10和/或20 mg/kg ZEN还显著降低了(P<0.05)雌雄F1胎儿和断奶鼠大脑中Esr1、促性腺激素释放激素受体(GnRHr)和ABCc5的表达。同时,10和20 mg/kg ZEN提高了F1成年雌鼠FSH而降低了E2浓度(P<0.05)(9.2%-96.2%)并引起了F1成年雌鼠卵泡闭锁和子宫层变薄;而在F1雄鼠中,20mg/kg ZEN显著增加了成年F1雄鼠睾丸重,并引起曲细精管萎缩以及精细胞数量减少(35%和31%)(P<0.05)。ZEN显著降低了成年雄鼠血清黄体生成素(luteotropic hormone,LH)和睾酮(Testosterone,T)的浓度,而升高了E2水平(P<0.05)(10.4%-32.9%)。此外,而这些损伤伴随着成年F1雌雄大鼠生殖器官(子宫、卵巢和/或睾丸)中Esr1、3?-HSD和/或类固醇合成急性调节蛋白(Steroidogenic acute regulatory proteins,StAR)的表达抑制。试验二水飞蓟素对ZEN毒性的缓解作用及机制以35只21日龄断奶的雌性SD大鼠为实验动物,随机分为5组:对照组(基础日粮);基础日粮+20 mg/kg ZEN日粮;基础日粮+20 mg/kg ZEN+100、200或500 mg/kg Sily日粮。结果表明:日粮中20 mg/kg ZEN显著降低了(P<0.05)大鼠体重(17.9%),并造成肝脏损伤,提高了血清AST和碱性磷酸酶活性(P<0.05),降低了(P<0.05)血清总蛋白和白蛋白浓度(16.7-40.6%)。同时,ZEN也造成了大鼠的激素分泌紊乱,包括血清E2的降低(P<0.05)和FSH的升高(P<0.05)(12.7-46.3%),并诱导了肝脏、卵巢和子宫的组织病理学变化。而日粮添加100、200和500 mg/kg Sily显著缓解了ZEN诱导的以上病变(P<0.05)。Sily显著提高了(P<0.05)肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性和总抗氧化能力(T-AOC),并降低了MDA水平(17.6-100%)。同时,相较于ZEN组,各剂量Sily处理均上调了(P<0.05)肝脏中磷酸核糖体蛋白S6激酶1(p-p70S6K)和3β-HSD蛋白的表达(43.0-121%),且抑制了(P<0.05)AMP-活化蛋白激酶(AMPK)和3α-羟基类固醇脱氢酶(3α-HSD)的表达(11.2-40.6%)。此外,日粮添加Sily也提高了(P<0.05)卵巢和子宫中3?-HSD的表达(1.8至2.5倍),并降低(P<0.05)了Esr1、ABCc1和ABCc5的表达(10.7-63.2%)。综上所述,本研究得出以下结论:1.母鼠妊娠期日粮ZEN达20 mg/kg会降低产仔活率,造成胎盘滋养层损伤并抑制胎儿发育,还可通过胎盘转运至胎儿导致F1代大鼠的生殖发育抑制。ZEN能抑制F1胎儿和断奶大鼠脑中GnRHr和Esr1的表达,干扰F1大鼠性激素分泌,并降低成年大鼠生殖器官中3?-HSD和Esr1的表达,导致F1达鼠子宫和卵巢发育障碍,雄鼠睾丸精细胞数量减少,最终降低F1生殖性能。2.大鼠日粮添加500 mg/kg水飞蓟素能有效缓解ZEN诱导的肝脏和生殖损伤。水飞蓟素能增强大鼠肝脏抗氧化酶活性,促进肝脏蛋白质合成缓解肝脏损伤;同时调控了代谢酶3?/?-HSD活性减少?-ZOL的产生,并通过调节子宫和卵巢中Esr1和3?-HSD的表达,维持了机体激素分泌稳定而缓解了ZEN的生殖毒性。
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