论文摘要
糖尿病是一种慢性常见的代谢性疾病，是由基因遗传因素、免疫功能紊乱、微生物感染及其毒素、精神因素、肥胖、高血压等各种致病因子作用于机体所导致胰岛功能减退，从而引发的糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱综合征。在21世纪，糖尿病将是主要的健康危机，其引起的急、慢性并发症正严重影响着患者的生存质量，甚至威胁到患者的生命，糖尿病所产生的并发症几乎可以发生于全身各个组织系统，糖尿病的流行和发展已经成为重要的全球突出性的的公共健康和社会问题，积极预防和延缓糖尿病并发症的发生发展，已经成为全球医学和生物界研究的热点问题，遗憾的是目前还没有一种有效的药物或手段能完全治愈糖尿病，只能控制血糖从而降低、延缓并发症的发生，因此对于其研究将有重要的理论及现实意义。近年来，随着糖尿病发病率的升高及发病年龄的降低，其对生殖系统损伤也倍受关注。睾丸是雄性动物重要的生殖器官，睾丸生精细胞维持产生精子的功能，过度的睾丸细胞凋亡会导致精子的发生异常，导致不育。而糖尿病会导致睾丸细胞的凋亡和生精细胞的衰减。现代医学认为，氧化应激中的产物ROS是导致细胞损伤的重要因素之一，高血糖可以通过多种途径产生大量ROS，从而导致组织细胞中氧化应激的发生，损伤线粒体，使细胞发生凋亡，最终导致了糖尿病雄性生殖并发症的发生、发展。FGF基因家族成员做为细胞间的多功能信号分子，调节着生物体的多种生理功能，如促进有丝分裂、促进新生血管的形成，促进胚胎组织的发育和分化，参与创伤的愈合和组织再生、神经营养等。而FGF21是近几年来发现的FGF基因家族成员，主要表达在胰腺、肝脏和脂肪组织，参与体内糖质代谢、维持机体脂肪代谢平衡，FGF21在睾丸中的表达于近期被发现，但是其生物学功能仍不清晰，FGF21在睾丸中的角色尚没有相关研究和报道，目前已经明确FGFs的其他成员在对睾丸细胞抗凋亡过程中具有明显的保护作用。FGF21是否能够对睾丸细胞产生影响，尚没有明确的答案，为此我们进行了一系列研究。首先，我们首先给予单次大剂量STZ诱导WT小鼠和FGF21-KO小鼠成为1型糖尿病，应用real-time RT-PCR方法检测了FGF21mRNA在正常或饥饿状态下以及糖尿病诱导情况下小鼠睾丸组织中的表达和变化，随后给予FGF21-KO-DM小鼠应用FGF21连续治疗10日，收取睾丸组织，我们采取了免疫组化染色、免疫荧光、Western blot等方法进行组织病理学和相关分子生物学指标进行检测，并对相应的机制做了初步的探讨，结果如下：1、我们成功建立了1型糖尿病小鼠模型，外源性给予FGF21治疗后能降低FGF21-KO-DM小鼠血糖水平，FGF21mRNA在睾丸中的表达并未因为饥饿状态而升高，糖尿病诱导睾丸组织FGF21mRNA显著增高，外源性给予FGF21并未影响睾丸组织中FGF21mRNA的变化。2、通过对TUNEL法检测FGF21-KO糖尿病小鼠和FGF21治疗后小鼠睾丸细胞凋亡变化，我们发现Fgf21基因敲除小鼠出现更高的自发性睾丸细胞凋亡，在FGF21-KO糖尿病小鼠中睾丸细胞凋亡更加明显增加，外源性给予FGF21会保护糖尿病诱导的睾丸细胞凋亡，而FGF21并未影响糖尿病诱导的睾丸细胞增殖。3、糖尿病诱导小鼠的睾丸组织Bax/Bcl-2、凋亡诱导因子（AIF）和p53表达增加，FGF21-KO糖尿病小鼠上述指标增加更加明显，而活化的caspase-3和caspase-8表达并未见明显变化，FGF21治疗能够保护FGF21-KO糖尿病小鼠的细胞凋亡，说明FGF21对糖尿病诱导的小鼠睾丸细胞凋亡的保护是通过caspase-3非依赖的线粒体信号通路，即通过线粒体AIF信号通路发生作用。4、通过对糖尿病诱导小鼠的睾丸组织中CHOP、caspase-12、BIP（GRP78）和ATF4的表达的研究，说明FGF21对糖尿病诱导的小鼠睾丸细胞凋亡保护作用是通过ER应激介导的凋亡信号通路发挥作用。5、对氧化应激指标3-NT和4-HNE及糖代谢通路相关指标AKT、GSK-3β和GS检测结果表明，在FGF21-KO糖尿病小鼠中这些指标都影响着糖尿病诱导小鼠的睾丸细胞凋亡变化，而在FGF21-KO小鼠的凋亡过程中只有p-AKT的表达发生变化，说明有另外的通路与AKT相关联在FGF21-KO小鼠自发性凋亡增加过程中发挥作用。6、通过对ERK1/2、LKB1、AMPK和SirT-1的研究表明，FGF21通过影响脂肪酸代谢途径影响糖尿病小鼠睾丸细胞凋亡，而FGF21-KO小鼠自发性睾丸细胞凋亡增加也与此通路密切相关。综合上述，我们得出结论：FGF21对糖尿病诱导的睾丸细胞凋亡具有保护作用，并且是通过线粒体通路、ER应激、糖代谢和脂肪酸代谢通路发挥作用，FGF21在防治糖尿病生殖系统并发症中的作用，为临床治疗提供新的靶点，为提高糖尿病患者的生活质量带来新的希望。