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目的生殖系统对铅毒性特别敏感,近年来,重金属铅的生殖毒性损伤备受关注,但是铅对生殖系统产生的毒性作用机制尚不明确,本文通过醋酸铅处理TM4细胞株和过表达PGC-1α的TM4细胞株(简称PGC-1α(+)TM4细胞株)及低表达PGC-1α的TM4细胞株(简称PGC-1α(-)TM4细胞株),来研究PGC-1α在铅导致睾丸支持细胞的氧化应激与能量代谢中的作用。方法醋酸铅处理PGC-1α(-)TM4、TM4和PGC-1α(+)TM4细胞株24小时后,用RT-PCR测细胞内PGC-1α、SIRT3 mRNA表达量;采用DHE荧光探针染色,分别用流式细胞仪、荧光酶标仪、荧光显微镜检测细胞内ROS含量;分别用ATP含量测定试剂盒及LD含量测定试剂盒检测细胞内ATP及LD含量;分别用LDH活性测定试剂盒、SDH活性测定试剂盒、Na+-K+-ATP酶活性测定试剂盒及Ca2+-Mg2+-ATP酶活性测定试剂盒检测细胞内 LDH、SDH、Na+-K+-ATP 酶及 Ca2+-Mg2+-ATP 酶活性。结果①RT-PCR结果显示,随着染毒浓度的增加,TM4细胞和PGC-1α(+)TM4细胞中PGC-1α及SIRT3 mRNA水平呈先升高后降低的趋势,而PGC-1α(-)TM4细胞中PGC-1α及SIRT3mRNA水平呈逐渐降低的趋势,且与对照组有统计学差异,P<0.05。相同浓度醋酸铅处理后,TM4细胞内PGC-1α及SIRT3 mRNA表达明显低于PGC-1α(+)TM4细胞,而高于PGC-1α(-)TM4细胞。②流式细胞仪结果显示,随着醋酸铅浓度的升高,TM4、PGC-1α(-)TM4和PGC-1α(+)TM4细胞内ROS水平均呈逐渐升高的趋势,显示了醋酸铅暴露与ROS水平升高的剂量效应关系,并且PGC-1α(+)TM4>TM4>PGC-1α(-)TM4(P<0.05)。荧光酶标仪检测ROS水平可以看到上述相同的趋势,细胞的ROS均随着醋酸铅浓度的升高而升高(P<0.05),但相同浓度的醋酸铅处理后,PGC-1α(+)TM4细胞的ROS水平比TM4细胞降低了 33.7%～45.2%,而TM4细胞内ROS水平比PGC-1α(-)TM4细胞降低了65%～85%。荧光显微镜结果显示,随着醋酸铅浓度的升高,与各自对照组相比,三组细胞内的荧光强度逐渐增强,说明细胞内的ROS水平升高,并且,相同浓度组中,TM4细胞内的荧光强度低于PGC-1α(-)TM4细胞,而高于PGC-1α(+)TM4细胞。③ATP含量测定结果显示,与对照组相比,各浓度PGC-1α(-)TM4、TM4及PGC-1α(+)TM4细胞、内ATP的含量均下降,差异有统计学意义(P<0.05);且随着乙酸铅染毒浓度升高,TM4及其过表达、低表达细胞内ATP的含量均呈下降趋势。当乙酸铅染毒浓度相同时,3种细胞内ATP的含量依次为PGC-1α(+)TM4>TM4>PGC-1α(-)TM4,差异均有统计学意义(P<0.05)。④LD含量测定结果显示,随着醋酸铅浓度升高,PGC-1α(-)TM4、TM4和PGC-1α(+)TM4细胞的胞内LD水平逐渐降低,与对照组相比,20μM～80μM醋酸铅暴露使PGC-1α(-)TM4细胞内的LD水平降低约40%～70%(P<0.05),TM4细胞内的LD水平降低约45%～75%(P<0.05),PGC-1α(+)TM4细胞的胞内LD水平降低约30%～45%(P<0.05)。相同浓度的醋酸铅处理后,三种细胞的LD水平差异明显,醋酸铅0 μM～160μM 组,TM4 细胞的 LD 水平比 PGC-1α(-)TM4 细胞高15%～34%,PGC-1α(+)TM4 细胞的LD水平比TM4细胞高约20%～50%。当醋酸铅浓度由0μM增加到160μM时,PGC-1α(+)TM4、TM4 及 PGC-1α(-)TM4 细胞内的 LD 含量分别由 127.60、100、71.22 nmol/mg pro 降低到 63.00、30.88、16.41 nmol/mg pro。⑤酶活性检测结果显示,醋酸铅暴露会使细胞内的LDH、SDH、Na+-K+-ATP酶、及Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低。并且,当醋酸铅浓度升高到160μM时,PGC-1α(-)TM4、TM4和PGC-1α(+)TM4细胞的胞内LDH活性分别由89.9%、100%、117.7%降低到37.7%、41.9%、62.7%。PGC-1α(-)TM4、TM4 和 PGC-1α(+)TM4 细胞的胞内 SDH 活性分别降低了6倍、5倍、5倍。相同浓度醋酸铅处理细胞时,PGC-1α(+)TM4细胞的SDH活性比TM4细胞约增加54.7%～161.8%,而TM4细胞SDH活性比PGC-1α(-)TM4增加84.4%～50.3%。醋酸铅暴露后,三种细胞内的Na+-K+-ATP酶及Ca2+-Mg2+-ATP酶活性均降低,并且,用相同浓度醋酸铅处理时,TM4细胞的Na+-K+-ATP酶及Ca2+-Mg2+-ATP酶活性高于PGC-1α(-)TM4细胞,而低于PGC-1α(+)TM4细胞(P<0.05)。结论醋酸铅暴露可导致小鼠睾丸支持细胞内氧化损伤和能量代谢障碍。PGC-1α对铅诱导的小鼠睾丸支持氧化应激和细胞能量代谢障碍具有一定的保护作用。