بررسی اثر فولیک اسید رژیمی بر تعداد اسپرم، آسیب به DNA و جهش در موش Balb/c
چکیده
تا امروز کمتر از 50 موتاژن با توانایی موتاسیون (جهش) ارثی مطالعه شده است. بیشتر این مطالعات، موتاژن‌های کلاسیک مانند داروهای ضد سرطانی و رادیواکتیوی بودند. اطلاعات کمی در رابطه با متغیرهای رژیمی تاثیرگذار بر میزان موتاسیون ژرم لاین وجود دارد. فولات برای سنتز DNA و متیله شدن ضروری است و می تواند بر ساختار کروماتین تاثیر بگذارد. ما در نتیجه اثرات کمبود رژیم فولیک اسید (صفر میلی گرم بر کیلوگرم)، شاهد (2 میلی-گرم بر کیلوگرم) و تکمیلی (6 میلی گرم بر کیلوگرم) در نمو اولیه و طی شیردهی یا بعد از شیردهی بر میزان موتاسیون و کیفیت کروماتین در اسپرم موش بالغ Balb/c را تعیین کردیم. آزمایش ساختار کروماتین اسپرم و فراوانی جهش در تاندوم مکرر ساده گسترش یافته (ESTR) در جهت ارزیابی تمامیت ژرم لاین DNA استفاده شد. تیمار زیرمجموعه غذایی موش های تغذیه شده با رژیم اتیل نیتروزواوره (ENU) در هشت هفتگی آنها به عنوان کنترل مثبت در نظر گرفته شد. موش های تیمارشده با ENU، تعداد اسپرم را کاهش و تکه تکه شدن DNA را افزایش دادند و فراوانی موتاسیون ESTR نسبت به موش های تیمارنشده با ENU که رژیم غذایی شاهد را داشتند، بیشتر شد. موش های ماده از شیرگرفته با رژیم کمبود فولیک اسید تعداد اسپرم کمتری را نشان دادند و شاخص تکه تکه شدن DNA در آنها افزایشی را نشان داد، و فراوانی موتاسیون ESTR افزایش یافت. کمبود فولیک اسید در نمو اولیه منجر به تغییر در تعداد اسپرم یا تمامیت کروماتین در موش بالغ نشد. فولیک اسید تکمیلی در نمو اولیه یا پس از شیردهی، بر مقادیر سلول ژرم اثری نداشت. از این رو،مصرف فولیک اسید کافی در بزرگسالان در جهت ممانعت از خسارت به کروماتین و موتاسیون در ژرم لاین نر اهمیت دارد. فولیک اسید تکمیلی در سطح کسب شده در این مطالعه، نه افزایش یافت و نه برای تمامیت کروماتین ژرم لاین پدری زیان آور بود.
1.مقدمه
جهش ژرم لاین ممکن است منجر به نتایج مختلف مضر شامل مرگ جنینی، بیماری ارثی ژنتیکی یا ناپایداری ژنتیکی درون نسل شود (1). با توجه به اینکه ژرم لاین فراوانی موتاسیونی خودبخودی زیادی دارد، آزمایش های موتاسیون سلول ژرم، اغلب به تعداد زیادی از حیوانات و دوزهای شیمیایی بالا برای تشکیل عاملی تحت عنوان موتاژنیک نیاز دارد (2). درنتیجه اطلاعات بسیارکمی در رابطه با متغییرهای محیطی که بر میزان موتاسیون سلول ژرم در مقایسه با سلول های سوماتیکی تاثیر دارد، وجود دارد. تا امروز کمتر از 50 موتاژن در رابطه با توانایی موتاسیون (جهش) ارثی وجود دارد. شواهد موجود از توانایی موتاژن شدن ژرم لاین توسط عوامل مختلف شامل تشعشع، داروهای موتاژن ضدسرطان و آلودگی های محیطی خاص (دود توتون، آلودگی شهری هوا) حمایت می شود (4 تا 11). اگرچه، اطلاعات نسبتاً کمی در رابطه با متغیرهای رژیمی که بر میزان موتاسیون سلول ژرم تاثیر دارند، بدست آمده است. فولات، ویتامین ب ضروری، برای سنتز دونوو پورین ها، تیمیدیلات و متیونین ضروری است (12). فولات برای حفظ سنتز DNA و متیله شدن و درنهایت ساختار کروماتین و بیان ژن آن ضروری است (شکل 1). در سلول‌های سوماتیکی، کمبود فولات می تواند منجر به افزایش الحاق اوراسیل در DNA، شکستگی باندهای دوگانه DNA، ناپایداری ژنومی و هیپومتیلاسیون DNA شود (13 تا 17). اگرچه در مطالعات اندکی اثرات کمبود فولیک اسید بر سلول های ژرم بررسی شده است.
abstract
To date, fewer than 50 mutagens have been studied for their ability to cause heritable mutations. The majority of those studied are classical mutagens like radiation and anti-cancer drugs. Very little is known about the dietary variables influencing germline mutation rates. Folate is essential for DNA synthesis and methylation and can impact chromatin structure. We therefore determined the effects of folic aciddeficient(0 mg/kg), control(2 mg/kg) and supplemented (6 mg/kg) diets in early development and during lactationorpost-weaning onmutationrates andchromatinquality inspermof adultmaleBalb/cmice. The sperm chromatin structure assay and mutation frequencies at expanded simple tandem repeats (ESTRs) were used to evaluate germline DNA integrity. Treatment of a subset of mice fed the control diet with the mutagen ethylnitrosourea (ENU) at 8 weeks of age was included as a positive control. ENU treated mice exhibited decreased cauda sperm counts, increased DNA fragmentation and increased ESTR mutation frequencies relative to non-ENU treated mice fed the control diet. Male mice weaned to the folic acid deficient diet had decreased cauda sperm numbers, increased DNA fragmentation index, and increased ESTR mutation frequency. Folic acid deficiency in early development did not lead to changes in sperm counts or chromatin integrity in adult mice. Folic acid supplementation in early development or postweaning did not affect germ cell measures. Therefore, adequate folic acid intake in adulthood is important for preventing chromatin damage and mutation in the male germline. Folic acid supplementation at the level achieved in this study does not improve nor is it detrimental to male germline chromatin integrity.
1. Introduction
Germline mutation may lead to various detrimental outcomes including embryonic lethality, inherited genetic disease or transgenerational genetic instability [1]. Since the germline has a very low spontaneous mutation frequency, germ cell mutation assays generally require largenumbers of animals andhighchemicaldoses to establish an agent as mutagenic [2]. As a result, much less is known about the environmental variables that influence germ cell mutation rates compared to somatic cells. To date, fewer than 50 mutagens have been studied for their ability to cause heritable mutations [3]. Existing evidence supports the germline mutagenicity of various agents including radiation, mutagenic anti-cancer drugs, and specific environmental mixtures (tobacco smoke, urban air pollution) [4–11]. However, relatively little is known about dietary variables that affect germ cell mutation rates. Folate, an essential B vitamin, is required for the de novo synthesis of purines, thymidylate and methionine [12]. As such, folate is required for the maintenance of DNA synthesis and methylation, and consequently chromatin structure and gene expression (Fig. 1). In somatic cells, folate deficiency can lead to increased uracil incorporation into DNA, DNA double strand breaks, genome instability and DNA hypomethylation [13–17]. However, few studies have examined the effects of folic acid deficiency on germ cells.
چکیده
1.مقدمه
2.مواد و روش ها
2-1- موش ها
2-2- غلظت های فولات سلول قرمز خون
2-3- شمارش اسپرم‌های اپیدمال کودا
2-6- PCR تک مولکولی برای یافتن موتانت ها
2-7- آنالیزهای آماری
3- نتایج
3-1- غلظت های سلولی فولات قرمز خون
3-2- شمارش اسپرم کودای اپیدیمال
3-3- آزمایش ساختار کروماتین اسپرم
3-4- موتاسیون های پشت‌سر‌هم
4- بحث
5- نتیجه گیری نهایی
abstract
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Mice
2.2. Red blood cell folate concentrations
2.3. Cauda epididymal sperm counts
2.4. Sperm chromatin structure assay
2.5. Isolation of DNA for mutation analysis
2.6. Single molecule PCR for detection of mutants
2.7. Statistical analysis
3. Results
3.1. Red blood cell folate concentrations
3.2. Cauda epididymal sperm counts
3.3. Sperm chromatin structure assay
3.4. Tandem repeat mutations
4. Discussion
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه