编者按：在第59届欧洲糖尿病研究协会年会（EASD 2023）上，南京医科大学附属南京医院马建华教授团队的一项研究成果以简短口头讨论（Short Oral Discussion Event A，编号SO#975）的形式展示给广大参会者。该研究评估了db/db小鼠睾丸组织类固醇激素合成和精子发生的局部变化，旨在探索男性2型糖尿病（T2DM）患者生殖系统异常的潜在发病机制。本刊特邀马建华教授介绍该研究结果并予以精彩点评。

背景

育龄男性T2DM的发病率呈上升趋势，已有人体及动物研究均证实糖尿病对精子活动力、精子密度和精子DNA损伤等产生具有不利的影响，因此男性生殖系统异常被认为是糖尿病的重要并发症之一。目前T2DM男性睾酮合成与精子发生障碍的机制尚不清楚。本研究利用单细胞RNA测序技术分析T2DM小鼠睾丸组织局部变化，旨在探索男性T2DM患者生殖系统异常的潜在发病机制。

方法

本实验采用T2DM db/db小鼠模型和C57BL/6J小鼠作为对照组，对两组小鼠睾丸进行单细胞RNA测序，通过数据处理比较db/db小鼠与C57BL/6J对照小鼠在基因表达、KEGG通路、GO富集、细胞通讯等方面的差异，然后用实时荧光定量PCR证实差异表达基因，同时观察db/db和C57BL/6J小鼠睾丸的组织病理学特征。

结果

研究结果显示，20周龄db/db小鼠血糖和体重显著升高（P<0.001）。db/db小鼠血清睾酮水平（4.4 ng/ml±0.8 ng/ml vs. 9.8 ng/ml±0.7 ng/ml, P=0.001）和睾丸质量（0.16 g±0.01 g vs. 0.24 g±0.01 g, P<0.001）显著低于C57BL/6J对照组。db/db小鼠生精小管截面积和细胞层厚度均较低（P<0.05）。db/db小鼠的支持细胞和间质细胞数量减少（P<0.01）。单细胞RNA测序分析显示，与C57BL/6J对照组相比，db/db小鼠的精原细胞比例显著升高（P<0.001），而db/db小鼠的精母细胞比例、圆形和细长形精子细胞比例、精子比例均降低（P均<0.001）。差异表达基因最多的是圆形精子（n=86），而在精原细胞、精母细胞和精子中均未发现差异表达基因。Igfbp5基因在db/db小鼠间质细胞中表达降低最为显著，而Cd74、H2-Aa、H2-Eb1基因表达升高。Ccl7在db/db小鼠支持细胞中表达量增加，而Ptgds表达减少最为显著。

结论

本研究显示，db/db小鼠精子生成减少主要是由于精子变形能力受损所致，这可能与AGE-RAGE信号通路的激活有关。db/db小鼠睾丸组织睾酮合成障碍可能与炎症反应和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）信号通路有关，需要进一步研究。

专家点评

马建华教授

南京医科大学附属南京医院

T2DM起病逐渐呈现年轻化趋势，这与不健康的饮食习惯和久坐有关。男性糖尿病患者血糖控制不良可导致睾酮水平降低和男性性功能障碍并引起精子生成障碍。雄激素属于类固醇类激素，主要由男性睾丸组织间质细胞合成，男性T2DM患者类固醇激素合成下降与精子发生障碍的机制尚不清楚。既往研究主要集中在肥胖、胰岛素抵抗和炎症引起的下丘脑-垂体-性腺轴紊乱以及炎症和氧化应激可直接损伤精子的质膜和DNA，从而抑制男性糖尿病患者的生育能力，但这些研究主要是在链脲佐菌素（STZ）诱导的动物模型中进行的，而STZ可直接损害睾丸细胞。

我们的研究利用单细胞RNA测序分析探讨了db/db小鼠睾丸组织类固醇激素合成和精子发生的局部变化，提高了对糖尿病小鼠睾丸损伤的认识。我们首次观察到了T2DM小鼠生殖细胞中，圆形精子细胞向细长精子细胞转化的比例降低，且精子细胞变形的相关基因表达异常，这一表现提示这些小鼠存在精子细胞变形障碍，从而导致精子生成减少。此外我们的研究还发现db/db小鼠间质细胞显著减少，睾酮水平下降，这可能是由于Igfbp5表达降低抑制IGF-1，导致间质细胞减少和功能下降，进而导致睾酮合成减少，但具体机制还需要进一步深入研究。

参考文献：Hu Y,et al.Single-cell RNA sequencing analysis of steroidogenesis and spermatogenesis impairment in the testis of db/db mouse.Presented at ESAD 2023,SO#975

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