JNK阻害は、精巣虚血再灌流傷害における酸化的DNA損傷、生殖細胞のアポトーシス、ミトコンドリア機能不全を緩和する

JNK inhibition alleviates oxidative DNA damage, germ cell apoptosis, and mitochondrial dysfunction in testicular ischemia reperfusion injury.

• Fatemah Fadel
• Nora Al-Kandari
• Farah Khashab
• Farah Al-Saleh
• May Al-Maghrebi

抄録

本研究の目的は、JNK阻害剤SP600125を用いて、精巣虚血再灌流傷害(tIRI)時の酸化的DNA損傷、生殖細胞アポトーシス(GCA)、ミトコンドリア機能不全の制御因子であるc-Jun N末端キナーゼ(JNK)シグナル伝達の有無を明らかにすることである。雄のSprague Dawleyラット（n=36）を、偽薬、tIRIのみ、およびtIRI＋SP600125（15mg/kg）の3群に等分した。精巣虚血を1時間誘発し、その後4時間の再灌流を行ってから動物を犠牲にした。精子形成は光顕微鏡で評価し、酸化ストレスおよびGCA関連のmRNAおよびタンパク質の発現は、それぞれリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応および比色アッセイで評価した。JNK, p53, survivinの発現は免疫蛍光(IF)染色により検出した。ミトコンドリア機能障害の指標は、ウエスタンブロット分析と比色アッセイによって調べた。シャムと比較して、tIRI精巣は脂質およびタンパク質の酸化生成物の有意な増加を示した。酸化的DNA損傷は、DNA鎖切断数の有意な増加、8-OHdG濃度の増加、およびポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ活性の上昇によって反映された。精子形成損傷は、カスパーゼ3の活性化およびBax対Bcl2比の上昇と関連していた。また、JNKとp53のリン酸化型のIF発現が有意に上昇し、サバイビンの抑制を伴っていた。ミトコンドリアの機能障害は、NAD+枯渇、アンカップリングプロテイン2の過剰発現、チトクロームcレベルの上昇によって反映された。結論として、JNKシグナルはtIRI時にp53の活性化とサバイビンの抑制を介して酸化的DNA損傷、GCA、ミトコンドリア機能障害を制御していることが示唆された。

The aim of this study is to determine whether the c-Jun N-terminal kinase (JNK) signaling is a regulator of oxidative DNA damage, germ cell apoptosis (GCA), and mitochondrial dysfunction during testicular ischemia reperfusion injury (tIRI) using the JNK inhibitor SP600125. Male Sprague Dawley rats (n = 36) were equally divided into three groups: sham, tIRI only, and tIRI + SP600125 (15 mg/kg). Testicular ischemia was induced for 1 h followed by 4 h of reperfusion prior to animal sacrifice. Spermatogenesis was evaluated by light microscopy, while expression of oxidative stress and GCA-related mRNAs and proteins were evaluated by real-time polymerase chain reaction and colorimetric assays, respectively. Expressions of JNK, p53, and survivin were detected by immunofluorescence (IF) staining. Indicators of mitochondrial dysfunction were examined by western blot analysis and colorimetric assay. In comparison to sham, the tIRI testes showed a significant increase in lipid and protein oxidation products. Oxidative DNA damage was reflected by a significant increase in the number of DNA strand breaks, increased concentration of 8-OHdG, and elevated poly (ADP-ribose) polymerase activity. Spermatogenic damage was associated with the activation of caspase 3 and elevated Bax to Bcl2 ratio. This was also accompanied by a significantly heightened IF expression of the phosphorylated forms of JNK and p53 paralled with the suppression of survivin. Mitochondrial dysfunction was reflected by NAD+ depletion, overexpression of uncoupling protein 2, and increased level of cytochrome c. Such tIRI-induced modulations were all attenuated by SP600125 treatment prior to reperfusion. In conclusion, JNK signaling regulates oxidative DNA damage, GCA, and mitochondrial dysfunction through activation of p53 and suppression of survivin during tIRI.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences. All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.