Nrf2/HO-1経路に基づく改良大黄補中益気湯顆粒の精巣上体精子形成細胞のアポトーシスに対する拮抗作用について

[Antagonistic effect of modified Dahuang Zhechong Granule against the apoptosis of epididymal spermatogenic cells in varicocele rats based on Nrf2/HO-1 pathways].

抄録

目的:

改良大黄解膠顆粒（DZG）の精巣上体組織への影響と、核内因子赤血球2（NF-E2）関連因子（Nrf2）およびヘムオキシゲナーゼ1（HO-1）タンパク質の発現を調べること。

Objective: To investigate the effects of modified Dahuang Zhechong Granule (DZG) on the epididymal tissue of varicocele (VC) rats and the expressions of the nuclear factor erythroid 2 (NF-E2)-related factor (Nrf2) and heme oxygenase-1 (HO-1) protein.

方法は以下の通りです。:

SD系ラット60匹を無作為に同数の6群に分け、偽手術、VCモデルコントロール、Aescuven forte（AF）、DZGの低・中・高用量投与を行った。VCモデルは、ターナー法により左腎静脈を結紮した後、偽手術群およびVCモデル対照群には生理食塩水を、AF群にはAF錠54mg/kgを、低用量・中用量・高用量DZG群には修正DZG 0.6、1.2、2.4g/mlをそれぞれ1日1回、8週間にわたって胃内投与した。その後，すべての動物を犠牲にして左精巣上体を採取し，精液の質，局所的な超微細構造の変化の観察，Annexin V-FITCによる精子形成細胞のアポトーシスの測定，免疫組織化学による精巣上体組織におけるNrf2およびHO-1の発現の測定を行った。

METHODS: Sixty SD rats were randomly divided into six groups of an equal number: sham operation, VC model control, aescuven forte (AF) and low-, medium- and high-dose DZG. The VC model was established by ligation of the left renal vein with the Turner's method, followed by intragastrical administration of normal saline to the rats in the sham operation and VC model control groups, AF Tablets at 54 mg/kg to those in the AF group, and modified DZG at 0.6, 1.2 and 2.4 g/ml to those in the low-, medium- and high-dose DZG groups respectively, all once daily for 8 weeks. Then, all the animals were sacrificed and their left epididymides harvested for examination of semen quality, observation of local ultrastructural changes, measurement of the apoptosis of spermatogenic cells by Annexin V-FITC, and determination of the expressions of Nrf2 and HO-1 in the epididymal tissue by immunohistochemistry.

結果:

VCモデル対照群の左精巣上体組織には明らかな病理学的損傷が認められ，すべてのレベルで造精細胞および精子の数が有意に減少し，細胞構造が部分的に破壊され，ライソゾーム，ミトコンドリア，小胞体，核，細胞膜などの一部の細胞内構造が消失していたが，DZG群およびAF群ではいずれもある程度改善された。左精巣上体の精子濃度および運動性は、VCモデル対照群と比較して、中用量および高用量のDZG群およびAF群で有意に高く（P＜0.05）、高用量のDZG群ではAF群よりもさらに有意に高かった（P＜0.05）。造精細胞のアポトーシス率は，VCモデル対照群が偽手術群よりも顕著に高かったが（P < 0.05），中用量および高用量のDZG群とAF群ではVCモデル対照群よりも低かった（P < 0.05）。免疫組織化学的には、VCモデル対照ラットの左精巣上体組織において、Nrf2およびHO-1タンパク質の陽性発現が認められ、褐色で散在し、細胞の輝度が低かったが、高用量のDZGおよびAF群では細胞の輝度が有意に高かった。

RESULTS: Evident pathological damage was observed in the left epididymal tissue of the VC model controls, with significantly reduced numbers of spermatogenic cells and sperm at all levels, partially destroyed cellular structure, and disappearance of some subcellular structures such as the lysosome, mitochondrion, endoplasmic reticulum, nucleus and cell membrane, which were all improved to some extent in the DZG and AF group. Sperm concentration and motility in the left epididymis were significantly higher in the medium- and high-dose DZG and AF groups than in the VC model controls (P < 0.05), even more significantly in the high-dose DZG than in the AF group (P < 0.05). The apoptosis rate of spermatogenic cells was markedly higher in the VC model control than in the sham operation group (P < 0.05), but lower in the medium- and high-dose DZG and AF groups than in the VC model controls (P < 0.05). Immunohistochemistry showed positive expressions of Nrf2 and HO-1 proteins, brown, scattered and with a low luminance of the cells, in the left epididymis tissue of the VC model control rats, but with a significantly higher cell luminance in the high-dose DZG and AF groups.

おわりに:

改訂大黄補中益顆粒は，精索静脈瘤モデルラットの精巣上体の病理学的損傷を効果的に修復し，Nrf2およびHO-1タンパク質の発現を増加させ，精子形成細胞のアポトーシスを拮抗させ，精子の成熟に好ましい条件を与えることができる。

CONCLUSIONS: Modified Dahuang Zhechong Granule can effectively repair pathological damage to the epididymis of varicocele rats, increase the expressions of Nrf2 and HO-1 proteins, antagonize the apoptosis of spermatogenic cells and provide a favorable condition for sperm maturation.