EZH2在大鼠睪丸扭轉后缺血再灌注損傷中的作用及機制

鐘云萍 張健健 王磊 劉修恒

武漢大學人民醫院泌尿外科，湖北武漢 ? 430060

[摘要] 目的 探討Zeste同源物增強子2（EZH2）在大鼠睪丸扭轉復位后缺血再灌注損傷中的作用及機制。 方法 18只成年健康雄性SD大鼠按照隨機數字表法分為對照組、缺血組和EZH2抑制劑組，每組6只。對照組：將游離后的睪丸順時針扭轉720°后立即復位、固定;缺血組和EZH2抑制劑組：將游離后的睪丸順時針扭轉720°，維持2 h后將扭轉的睪丸復位、固定。EZH2抑制劑組在扭轉造模前腹腔注射EZH2抑制劑UNC1999 [50 mg/（kg·d）]，連續3 d。對照組和缺血再灌注組腹腔注射同體積磷酸緩沖鹽溶液（PBS）。各組大鼠在扭轉再復位4 h后處死，獲取缺血后的睪丸組織，檢測三組睪丸組織中的超氧化物歧化酶活性（SOD）和丙二醛（MDA）含量;蘇木精-伊紅染色和原位末端轉移酶標記技術法觀察組織病理學改變和生精細胞凋亡指數（AI）;免疫蛋白印跡檢測各組睪丸組織EZH2、核因子E2相關因子2（Nrf2）、血紅素氧合酶-1（HO-1）的表達水平。 結果 與對照組比較，缺血組和EZH2抑制劑組在睪丸復位后SOD活性下降，Nrf2、HO-1表達降低，MDA、AI、EZH2水平升高，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。與缺血組比較，EZH2抑制劑組的SOD活性升高，Nrf2、HO-1的表達升高，MDA、AI、EZH2水平降低，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。 結論 EZH2在睪丸缺血再灌注過程中發揮重要作用，EZH2抑制劑可保護睪丸扭轉復位后的缺血再灌注損傷，其機制可能是通過增強Nrf2/HO-1通路、抑制細胞凋亡來實現。

[關鍵詞] Zeste同源物增強子2;睪丸;扭轉;缺血

[中圖分類號] R726.9 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-7210（2019）10（a）-0021-04

Effect of EZH2 on testicular ischemia-reperfusion injury in rats

ZHONG Yunping ? ZHANG Jianjian ? WANG Lei ? LIU Xiuheng

Department of Urology， Renmin Hospital of Wuhan University， Hubei Province，Wuhan ? 430060， China

[Abstract] Objective To investigate the effects of EZH2 on testicular ischemia-reperfusion injury in rats. Methods Eighteen adult healthy male SD rats were randomly divided into control group， ischemia group and EZH2 inhibition group， 6 rats in each group. The free testicles were immediately repositioned and fixed after clockwise torsion of 720° in control group. The free testicles were rotated torsion of 720° and maintained for 2 h in ischemia group and EZH2 inhibition group. Before clockwising torsion， EZH2 inhibitor group was intraperitoneally injected with E2H2 inhibitor UNC1999 [50 mg/（kg·d）] for 3 days， while the control group and ischemia group were intraperitoneally injected with the phosphate buffer saline （PBS） of same volume. Rats in each group were sacrificed after 4 h of torsion and reposition， and the ischemic testicular tissues were obtained. The levels of superoxide dismutase （SOD） and malondialdehyde （MDA） were measured. Histopathoiogical changes and germ cell apoptosis indices （AI） were observed using hematoxylin-eosin staining and in situ terminal transferase labeling technique. The expressions of EZH2， NF-E2-related factor 2 （Nrf2） and heme oxygenase-1 （HO-1） were detected using Western blot. Results Compared with control group， the activity of SOD and the expression of Nrf2 and HO-1 were decreased after reduction， the expressions of MD， AI and EZH2 were increased in ischemic group and EZH2 inhibitor group， the differences were statistically significant （all P < 0.05）. Compared with ischemic group， the activity of SOD and the expression of Nrf2 and HO-1 were increased after reduction， the expressions of MDA， AI and EZH2 were decreased in EZH2 inhibitor group， the differences were statistically significant （all P < 0.05）. Conclusion EZH2 plays an important role in testicular ischemia-reperfusion injury. EZH2 inhibitor exerts a beneficial effect of testicles torsion repositioned after ischemia-reperfusion injury. This effect may be achieved through enhancing Nrf2/HO-1 expression and inhibiting apoptosis.

[Key words] Zeste homologous enhancer 2; Testicle; Torsion; Ischemia

Zeste同源物增強子2（EZH2）是果蠅zeste基因增強子的人類同源基因[1]，定位于人類染色體7q35-7q36區間上，是多梳家族（polycomb group，PcG）的重要成員之一，具有促進癌細胞生長、分化、增殖及控制腫瘤細胞局部浸潤、轉移等重要作用[2]。睪丸扭轉是青少年泌尿外科的常見急癥之一[3-4]。如果扭轉的睪丸在6 h內不能復位恢復血供，則扭轉睪丸的生精細胞會發生不可逆性損傷[5-6]。即使手術復位及時，患者術后仍有可能出現扭轉側睪丸的生精功能下降，甚至出現睪丸萎縮[4，7]，其機制與睪丸扭轉再復位后的缺血再灌注過程緊密相關[8]。近年來關于EZH2在器官缺血再灌注損傷中的作用研究較多，但在睪丸缺血再灌注損傷中的作用，目前尚無相關報道。因此，本研究旨在探討EZH2在睪丸缺血再灌注中的作用及機制，為臨床治療提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

健康雄性SD大鼠18只，體重250～300 g，購自武漢大學醫學院實驗動物中心（合格證號：420098000 01176）。動物實驗方案經武漢大學人民醫院動物實驗醫學倫理委員會批準。EZH2抑制劑UNC1999購于MedChemExpress公司。Nrf2、HO-1、EZH2抗體購于Santa Cruz公司，BCA蛋白濃度試劑盒（P00105，0405 17170901）購于碧云天生物技術研究所。總超氧歧化酶（SOD）測定試劑盒（20180109），丙二醛（MDA）測定試劑盒（20180620），TUNEL凋亡原位檢測試劑盒（TE331C9），購自南京建成生物工程研究所。

1.2 模型的建立與分組

18只成年健康雄性SD大鼠按照隨機數字表法分為對照組、缺血組和EZH2抑制劑組，每組6只。各組大鼠在麻醉后取下腹部直切口，仔細游離左側睪丸后，切斷睪丸引帶并分離至附睪頭。對照組：將游離后的睪丸順時針扭轉720°后立即復位、固定;缺血組和EZH2抑制劑組：將游離后的睪丸順時針扭轉720°，維持2 h后將扭轉的睪丸復位、固定。EZH2抑制劑組在扭轉造模前腹腔注射EZH2抑制劑UNC1999[50 mg/（kg·d）]，連續3 d。對照組和缺血組腹腔注射同體積的磷酸緩沖鹽液（PBS）。

1.3 樣本采集和處理

1.3.1 樣本采集 ?各組大鼠在扭轉再復位4 h后處死，獲取缺血后的睪丸組織，一部分迅速置于液氮中保存;另一部分迅速置于固定液中固定24 h，石蠟包埋后切片，檢測睪丸的病理學變化和生精細胞凋亡指數（AI）。

1.3.2 超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量檢測 ?獲取的各組睪丸組織標本按照南京建成檢測試劑盒的操作步驟檢測。

1.3.3 AI檢測 ?獲取的各組睪丸組織標本按照試劑盒的操作步驟進行原位末端轉移酶標記技術（TUNEL）染色，然后在光學顯微鏡下觀察。細胞核呈棕黃色者為凋亡陽性細胞，在光學顯微鏡下隨機選取5個視野，計算凋亡陽性細胞的數量，AI為陽性細胞數量與總細胞數量的比值。

1.3.4 組織病理學檢查 ?獲取的各組睪丸組織標本經多聚甲醛固定后，依次進行脫水、透明、浸蠟、包埋、切片、脫蠟等操作，待蘇木精-伊紅染色（HE染色）完成后，在200倍光學顯微鏡下觀察其病理變化。

1.3.5 Bax、Bcl-2蛋白的表達結果 ?獲取的各組睪丸組織標本后使用BCA法計算各組蛋白濃度。取40 μg不同分組的蛋白樣本上樣，用10% SDS-聚丙烯酰胺凝膠進行電泳、轉膜和封閉，加入EZH2、核因子E2相關因子2（Nrf2）、血紅素氧合酶-1（HO-1），稀釋比例為1∶1000， 4℃下搖床孵育過夜，與相應二抗按照1∶2000的比例稀釋，孵育1 h，洗膜，增強化學發光法（ECL）顯色、照相。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0統計學軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗;計數資料用百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組睪丸組織SOD活性、MDA含量及AI測定結果比較

缺血組和EZH2抑制劑組的SOD活性均顯著低于對照組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）;缺血組和EZH2抑制劑組的MDA含量顯著高于對照組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）;EZH2抑制劑組SOD活性明顯高于缺血組，MDA含量明顯低于缺血組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。缺血組的AI顯著高于對照組和EZH2抑制劑組，差異有統計學意義（P < 0.05）;EZH2抑制劑組的AI顯著高于對照組，差異有統計學意義（P < 0.05）。見圖1、表1。

注：與對照組比較，*P < 0.05;與缺血組比較，#P < 0.05。EZH2：Zeste同源物增強子2;SOD：超氧化物歧化酶;MDA：丙二醛;AI：凋亡指數

2.2 三組睪丸組織病理學檢查結果比較

缺血組睪丸曲細精管直徑變小，生精上皮細胞排列紊亂，細胞層數及數量減少，生精阻滯。EZH2抑制劑組組織病理學檢查結果較缺血組有所緩解。見圖2。

2.3 三組睪丸組織Western blot檢測結果比較

缺血組Nrf2、HO-1蛋白的表達明顯低于對照組和EZH2抑制劑組，EZH2抑制劑組Nrf2、HO-1蛋白的表達明顯低于對照組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。缺血組EZH2蛋白的表達明顯高于對照組和EZH2抑制劑組，EZH2抑制劑組EZH2蛋白的表達明顯高于對照組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。見圖3、表2。

A：對照組;B：缺血組;C：EZH2抑制劑組。EZH2：Zeste同源物增強子2;Nrf2：核因子E2相關因子2;H0-1：血紅素氧合酶-1

注：與對照組比較，*P < 0.05;與缺血組比較，#P < 0.05。EZH2：Zeste同源物增強子2;Nrf2：核因子E2相關因子2;H0-1：血紅素氧合酶-1

3 討論

睪丸扭轉再復位造成的缺血損傷是不可逆轉的，最終會導致不育[9]。睪丸扭轉復位會發生典型的睪丸缺血再灌注損傷，導致扭轉睪丸的生精細胞發生代謝性損傷，如氧自由基損傷、炎癥因子釋放、基因轉錄表達異常等病理生理學改變[10]。雖然正常睪丸細胞可產生氧自由基，但是在缺血再灌注過程中氧自由基的過量生成會對睪丸細胞的功能造成損害[11]。機體存在的抗氧化系統可以清除一定的氧自由基及其代謝產物，而當缺血再灌注過程中氧自由基大量生成，體內氧化/抗氧化系統之間的平衡會被破壞[12-13]。因此，清除睪丸扭轉再復位中的氧自由基對減輕缺血造成的氧化損傷至關重要[14]。

EZH2是果蠅zeste基因增強子的人類同源基因，定位于人類染色體7q35-7q36區間上，是PcG基因家族的重要成員之一。EZH2可通過甲基化修飾核小體組蛋白H3的第27位賴氨酸，沉默相關基因表達，影響疾病的發生和發展。EZH2在器官缺血再灌注損傷中發揮重要作用。Miti等[15]發現EZH2在肢體缺血再灌注損傷中表達升高，通過組蛋白H3第27位賴氨酸上三甲基化（H3K27me3）修飾可抑制血管生成基因內皮型一氧化氮合酶（eNOS）和腦源性神經營養因子（BDNF）的表達，從而加重缺血再灌注損傷。Gong等[16]發現在乳腺癌中，EZH2介導的H3K27me3修飾可抑制FoxO3A蛋白的表達，促進腫瘤的侵襲和發展。本研究發現，在睪丸扭轉再復位后缺血再灌注損傷過程中EZH2表達升高，說明EZH2在睪丸缺血再灌注過程中發揮重要作用。抑制EZH2的表達，可明顯減輕睪丸缺血再灌注損傷，升高因缺血導致的SOD活性，降低MDA含量;同時抑制EZH2表達可改善缺血后的睪丸曲細精管直徑變小、生精上皮細胞排列紊亂等組織病理學改變，說明EZH2促進睪丸缺血再灌注損傷與增強氧化應激損傷有關。

生理狀態下，Nrf2與Keap1相結合形成復合體，使Nrf2經泛素蛋白酶途徑降解[17-18]。當發生睪丸缺血再灌注損傷時，氧化應激可引起Nrf2與其接頭蛋白Keap1復合體解離，Nrf2從細胞質轉位到細胞核，啟動抗氧化基因的表達，HO-1是受Nrf2調控的重要酶類，形成Nrf2/HO-1通路[19-20]。本研究發現，當發生睪丸缺血再灌注損傷時，Nrf2/HO-1表達下調，細胞AI升高，SOD水平下降、MDA含量上升。而當抑制EZH2表達后，Nrf2/HO-1表達水平上升，細胞凋亡明顯減輕，SOD水平上升、MDA含量下降。說明睪丸缺血再灌注損傷中，通過增強Nrf2/HO-1表達水平，抑制氧化應激反應，減輕睪丸生精細胞凋亡，抑制EZH2的表達。

綜上所述，EZH2抑制劑對睪丸扭轉再復位后的缺血再灌注損傷具有保護作用，其機制可能是通過增強Nrf2/HO-1通路的表達、抑制細胞凋亡而實現，提示EZH2抑制劑可作為治療睪丸缺血再灌注損傷的藥物。

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（收稿日期：2019-04-23 ?本文編輯：任 ? 念）