乳清补充在年龄相关性睾丸功能障碍中的改善作用：基于形态测量学、免疫组化学、超微结构和生化证据的探讨，重点关注水通道蛋白-1（Aquaporin-1）和过渡蛋白-2（Transition Protein-2）

《Tissue and Cell》：Ameliorative Role of Whey Supplementation in Age-Associated Testicular Dysfunction: Morphometric, Immunohistochemical, Ultrastructural, and Biochemical Evidence with Emphasis on Aquaporin-1 and Transition Protein-2

　　

Nermeen I. Ashry|Heba A. El-Ghaweet|Yasmin Khalifa|Ghada Mutawa

埃及曼苏拉大学理学系动物学系，曼苏拉35516

摘要

背景

与年龄相关的睾丸退化涉及精子发生受损、氧化应激、线粒体功能障碍和细胞凋亡，最终导致男性生育能力下降。尽管乳清蛋白富含抗氧化剂和必需氨基酸，但其对老化睾丸的结构、超微结构和分子影响尚未完全阐明。

方法

将成年（8个月）和老龄（30个月）雄性大鼠分为成年对照组、成年乳清处理组、老龄对照组和老龄乳清处理组。通过口服方式给予乳清蛋白，持续8周。进行了全面的多层次评估，包括生精小管直径和塞尔托利细胞高度的定量形态测量分析、生殖上皮和线粒体结构的组织学（H&E）及透射电子显微镜评估、PCNA和caspase-3的免疫组化检测、AQP-1、TP-2、IL-6、caspase-3、MDA和SOD的生化定量分析，以及annexin-V和线粒体膜电位的流式细胞术分析。

结果

与成年对照组相比，老龄大鼠表现出显著的睾丸萎缩、生殖细胞减少、生精上皮紊乱、线粒体损伤、凋亡活性增加以及氧化和炎症失衡。乳清补充显著改善了生精小管退化，提高了生殖细胞密度和线粒体完整性，增强了抗氧化防御，并减轻了凋亡和炎症信号传导。综合结构和生化发现一致表明乳清可以减缓与年龄相关的睾丸退化。

结论

通过结合形态学、超微结构、生化和细胞术分析，本研究表明乳清蛋白通过协调的抗氧化、抗炎和抗凋亡机制来减缓睾丸老化，突显了其作为维持男性生殖健康膳食干预措施的潜力。

引言

衰老是一个复杂的生物学过程，其特征是器官功能逐渐下降，由累积的氧化应激、慢性炎症和细胞凋亡驱动（P?óciniczak等，2025）。在受影响的器官中，由于高代谢活性和持续的生殖细胞产生，睾丸特别容易受到与年龄相关的影响。与年龄相关的睾丸退化导致睾酮分泌减少、精子发生受损和生育能力下降——这些因素共同导致了男性生殖系统的老化（Martins da Silva和Anderson，2022）。最近的研究将这些变化与活性氧（ROS）的产生和抗氧化防御机制之间的不平衡联系起来，从而导致脂质过氧化、DNA损伤和生精上皮中的生殖细胞凋亡（Kong等，2025；Medina等，2025；Wang等，2025）。在这种背景下，越来越多的注意力集中在调节睾丸稳态的分子因素上。水通道蛋白 aquaporin-1（AQP-1）对于维持生精小管内的液体动力学和微环境稳定性至关重要（Kozono等，2002），而过渡蛋白-2（TP-2）在精子发生后期染色质浓缩和精子成熟中起着关键作用（Zhao等，2001）。这些因素的失调是衰老降低精子发生效率的关键机制；因此，评估这些因素可以提供关于睾丸退化的潜在分子驱动因素和治疗效果的宝贵见解。

富含天然抗氧化剂的膳食干预措施最近受到关注，作为减轻生殖衰老的潜在策略（Barbarestani等，2025）。乳清蛋白是一种生物活性牛奶成分，特别富含含半胱氨酸的肽、必需氨基酸以及免疫调节分子，如乳铁蛋白和β-乳球蛋白。这些成分已被证明可以改善谷胱甘肽合成、调节免疫反应并增强细胞氧化还原稳态（Kent等，2003）。此外，许多先前的研究已经证明了乳清的系统性抗氧化和抗炎作用；然而，其在衰老过程中对维持男性生殖活动的具体作用仍不完全清楚（Kandil等，2022；Ketheeswaran等，2020a；Ramadan Rabie等，2018）。此外，大多数先前的研究仅关注有限的生化参数或生育结果，而没有探讨睾丸老化的结构、分子和功能方面的多层面相互作用（Suzuki等，2025；Wu等，2022）。然而，乳清蛋白对老化睾丸发挥保护作用的具体分子途径仍不完全清楚。特别是，乳清蛋白调节氧化应激信号传导、凋亡级联反应和与精子发生调节相关的基因表达的潜力需要进一步研究。

鉴于这些空白，本研究旨在全面探讨乳清蛋白补充对大鼠与年龄相关的睾丸改变的潜在保护作用。我们假设乳清补充可以通过恢复氧化还原平衡、限制炎症和通过稳定线粒体来减轻与年龄相关的睾丸退化。为了验证这一假设，我们进行了全面的评估，包括形态学、超微结构、免疫组化、生化和流式细胞术分析，从而提供了关于乳清如何在衰老条件下影响睾丸微环境的多维理解。

部分摘录

实验动物和伦理考虑

从埃及开罗卫生部的Helwan繁殖场获得了32只8个月和30个月的Wistar albino雄性大鼠（Rattus norvegicus）。到达后，这些动物被安置在通风良好的动物设施中，环境条件受控（22 ± 2°C，相对湿度50–60%），光照强度为180–200勒克斯，12小时光照/黑暗周期。大鼠可以自由获取标准实验室饲料和水。在开始实验之前，所有

牛乳清的营养成分

本研究中使用的新鲜牛乳清是在我们之前工作中描述的相同条件下制备的（Kandil等，2021）。简而言之，乳清包含典型的牛乳清营养成分，如总蛋白、乳糖和抗氧化剂含量，以及活的Lactobacillus菌种。与先前报道的值相比，成分没有显著变化（补充材料-1）。

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为了全面评估乳清的效果

讨论

在本研究中，我们假设乳清蛋白的膳食补充可以通过调节与精子发生减少、氧化应激和细胞凋亡相关的结构、分子和生化途径来减轻与年龄相关的睾丸退化。与之前仅关注睾丸老化或乳清补充有限终点的研究不同，我们的研究提供了包括整体生理参数在内的全面多层次分析，

资助

不适用。

作者声明

我们，作为署名作者，确认本手稿是原创的，尚未在其他地方发表、接受或提交。所有实验程序均符合适用的伦理指南和批准

我们声明与本工作无关的利益冲突。根据审稿人的意见对手稿进行了修改，并进行了所有必要的更改，以提高清晰度、科学严谨性和符合期刊要求

CRediT作者贡献声明

Heba A. El-Ghaweet：撰写——原始草稿、可视化、验证、项目管理、方法学、调查、正式分析、概念化。Yasmin Khalifa：验证、方法学。Nermeen I. Ashry：撰写——原始草稿、可视化、验证、项目管理、方法学、调查、正式分析、概念化。Ghada Mutawa：撰写——审阅与编辑、撰写——原始草稿、可视化、验证、方法学、调查，

致谢

作者感谢Mansoura大学理学系动物学系胚胎学教授Hassan H. El-Sayyad先生的宝贵帮助和科学支持。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。