セレンの抗炎症作用は、ニワトリの NLRP3 炎症アソーム活性化を阻害することにより、鉛誘発性精巣炎に影響を与えた

Anti-inflammatory effect of selenium on lead-induced testicular inflammation by inhibiting NLRP3 inflammasome activation in chickens.

• He Huang
• Xiaoyu Li
• Ziming Wang
• Xu Lin
• Yaguang Tian
• Qian Zhao
• Peng Zheng

抄録

鉛（Pb）は、精巣に有害な環境汚染物質です。セレン（Se）は抗酸化作用と抗炎症作用を持っています。Nucleotide-binding domain, leucine-rich-containing family, pyrin-domain containing-3 (NLRP3) inflammasomeは炎症反応に関与している。しかし、SeのPbによる炎症に対する拮抗作用におけるNLRP3インフラガソームの機能については不明な点が多い。本研究の目的は、ニワトリの酸化ストレス、炎症、NLRP3シグナル伝達経路に着目し、鉛による精巣毒性に対するSeの抗炎症的役割を明らかにすることである。本研究では、生後7日齢のハイライン雄鶏60羽を4群に割り付けた。餌は、市販飼料（0.49mg/kg Se）、セレン補食（1mg/kg Se）、鉛補食（0.49mg/kg Seと350mg/kg Pb）、セレン補食と鉛補食（1mg/kg Seと350mg/kg Pb）の4群に分けた。12週目に、血清テストステロン値を測定するために採血し、精巣組織を摘出して、SeおよびPb濃度、精巣機能、組織構造、酸化ストレス指標、および炎症関連因子（Nuclear factor-kappaB、腫瘍壊死因子-αまた、鉛の精巣機能、組織、酸化ストレス指標、炎症関連因子（核因子-κB、腫瘍壊死因子-x3B1、シクロオキシゲナーゼ-2、NLRP3、カスパーゼリクルートドメインを含むアポトーシス関連斑点状タンパク質、カスパーゼ-1、インターリューキン(IL)-1β、IL-6、IL-18、インターフェロン-γ）の構造解析を行った結果、鉛の精巣機能、組織、酸化ストレス指標、炎症関連因子（核因子-κB、腫瘍壊死因子-x3B1、シクロオキシゲナーゼ-2、NLRP3、カスパーゼリクルートドメインを含むアポトーシス関連斑点状タンパク質、カスパーゼ-1、インターリューキン(IL)-1β、IL-6、IL-18、インターフェロン-γ）の構造解析を行った。実験の結果、鉛投与後、組織学的評価により精巣障害が確認され、精巣機能障害は、テストステロンレベルの低下、ステロイド原性急性調節タンパク質、チトクロームP450側鎖切断、3β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素、17β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素のmRNA発現の低下により、さらに示された。さらに、鉛による酸化ストレスによって活性化されたNLRP3シグナル伝達経路は、活性酸素種、一酸化窒素、誘導性一酸化窒素合成酵素及びマロンジアルデヒドの活性化、及びグルタチオンペルオキシダーゼ及びグルタチオン転移酵素を含む抗酸化物質の減少を伴ってアップレギュレーションされた。Se投与は精巣組織の損傷、精巣機能、酸化ストレス、炎症を改善した。以上のことから、Seはニワトリの鉛誘発性精巣損傷に対して抗酸化系の増強と炎症抑制を介して拮抗的な役割を果たした。

Lead (Pb) is a deleterious environmental pollutant that is toxic to testes. Selenium (Se) possesses antioxidant and anti-inflammatory properties. Nucleotide-binding domain, leucine-rich-containing family, pyrin-domain containing-3 (NLRP3) inflammasome is involved in inflammatory response. However, the function of NLRP3 inflammasome in antagonistic effect of Se on inflammation caused by Pb remains unknown. The purpose of this research is to identify anti-inflammatory role of Se on testicular toxicity induced by Pb with an emphasis on oxidative stress, inflammation and NLRP3 signaling pathway in chicken. In present study, sixty seven-day-old Hyline male chickens were assigned into four groups. The feeding program consisted of a commercial diet (0.49 mg/kg Se), a Se-supplemented diet (1 mg/kg Se), a Pb-supplemented diet (0.49 mg/kg Se and 350 mg/kg Pb) and a Se-supplemented and Pb-supplemented diet (1 mg/kg Se and 350 mg/kg Pb), respectively. On the 12th week, blood was collected to measure serum testosterone level and testicular tissues were removed to determine Se and Pb concentrations, testicular function, histological structure, oxidative stress indicators and inflammation-related factors (Nuclear factor-kappaB, tumor necrosis factor-α, cyclooxygenase-2, NLRP3, apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain, caspase-1, interluekin (IL)-1β, IL-6, IL-18 and interferon-γ). The experimental results showed that after Pb administration, testicular injury was confirmed via histological assessment; testicular dysfunction were further indicated by decreased testosterone level and mRNA expression of steroidogenic acute regulatory protein, cytochrome P450 side-chain cleavage, 3β-hydroxysteroid dehydrogenase and 17β-hydroxysteroid dehydrogenase. Moreover, NLRP3 signaling pathway activated by Pb-caused oxidative stress was up-regulated accompanied by promotion in reactive oxygen species, nitric oxide, inducible nitric oxide synthase and malondialdehyde and reduction in antioxidants including glutathione peroxidase and glutathione s-transferase. Se administration ameliorated testicular tissue injury, testicular function, oxidative stress and inflammation. In conclusion, Se exhibited antagonistic role in Pb-induced testicular injury via enhancing antioxidant system and inhibiting inflammation in chickens.

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