精子发生是一个严密调控的复杂的细胞分裂分化过程。精原干细胞（SSC）分化为精母细胞后经过减数分裂形成单倍体精子细胞。这一过程被精确调控,任何差错都可能导致精子发生失败,引起不育。同时,精子发生的微环境由支持细胞（Sertoli cells）,Leydig细胞及血管内皮细胞等组成。其中,Sertoli cells通过紧密连接形成的血睾屏障（BTB）,血睾屏障将曲细精管分为外部的基底膜区和内部的腔区。所以,支持细胞功能的异常可能会破坏微环境,进而影响精子发生。Brg1是哺乳动物中Swi/Snf染色质重塑复合体的催化亚基,参与基因转录调控及DNA双链断裂修复等过程。支持细胞中染色质重塑复合物是否具有独特作用,其改变能否对其发育及功能产生影响,进而改变血睾屏障和生殖细胞微环境,是该课题的第一部分的主要研究内容。另外,支持细胞中碳水化合物的代谢具有自己独特的特点,而线粒体是代谢和活性氧产生的重要场所。研究显示,细胞中线粒体形态的调控依赖于线粒体融合和分裂的平衡,Mfn1和Mfn2作为线粒体融合蛋白在这一过程中发挥重要作用。而Nrf1作为转录因子,在线粒体基因的转录过程中发挥重要作用。因而,研究对支持细胞中线粒体融合的变化及线粒体功能的调控将促进我们了解代谢在支持细胞所介导的微环境建立中的作用。因而,在以下研究中,我们利用Sertoli cells特异表达的Amh-Cre对Brg1、Mfn1、Mfn2和Nrf1进行特异性敲除,研究它们在支持细胞中的功能及对小鼠精子发生的影响。我们发现:支持细胞中特异性敲除Brg1对精子发生和小鼠生殖能力均没有影响。这可能是由于Brg1的同源基因Brm产生了补偿作用,我们在支持细胞中也检测到了Brm的表达。支持细胞中特异性分别单独敲除Mfn1和Mfn2对小鼠精子发生和生殖能力没有明显影响,支持细胞的血睾屏障结构完整。而Mfn1和Mfn2在支持细胞同时敲除时,小鼠精子发生失败,表现为支持细胞数量减少,血睾屏障功能被破坏,生殖细胞大量脱落和凋亡,数量上明显减少。这些结果表明在支持细胞中,Mfn1和Mfn2可能具有冗余的功能。最后,在支持细胞中对Nrf1进行敲除后,小鼠表现为曲细精管结构消失,支持细胞和生殖细胞快速凋亡。同时,本实验室以前的研究显示,利用Ddx4-Cre对胚胎期生殖细胞中的Mfn1进行敲除后导致小鼠减数分裂异常。我们观察到在Mfn1-Ddx4-Cre初生小鼠精原细胞中的线粒体产生肿胀、直径变大的现象。所以我们不能排除Mfn1-Ddx4-Cre小鼠精母细胞减数分裂的异常是精原细胞功能异常的次级效应。另外,作为与Mfn1高度同源的同为线粒体融合蛋白的Mfn2在减数分裂中是否发挥作用也有待于详细研究。在此,我们利用出生后减数分裂前生殖细胞中开始表达的Stra8-Cre对Mfn1和Mfn2进行特异性敲除,以期阐明其功能。结果显示:在减数分裂前雄性生殖细胞中对Mfn1进行敲除后,我们检测了第5周敲除小鼠的精子发生情况。与对照相比,Mfn1-Stra8-Cre小鼠表现为睾丸明显减小,精子发生被阻滞在减数分裂阶段,这与Mfn1-Ddx4-Cre小鼠的表型一致。这使我们确认了Mfn1在小鼠减数分裂中确实具有重要功能。与Mfn1-Stra8-Cre小鼠不同,第5周时Mfn2-Stra8-Cre小鼠的部分曲细精管中具有精子发生被阻滞在减数分裂阶段,而部分曲细精管中却含有圆形精子甚至长型精子,但是在附睾中我们没有检测到成熟精子的存在。对生殖细胞中Mfn1和Mfn2双敲除的Mfn1&Mfn2-Stra8-Cre小鼠睾丸检测发现:第3周的Mfn1&Mfn2-Stra8-Cre小鼠曲细精管中只有极少量被阻滞在减数分裂的精母细胞存在,数量上较第3周的Mfn1-Stra8-Cre和Mfn2-Stra8-Cre小鼠明显减少。这说明与支持细胞不同,生殖细胞中Mfn1和Mfn2都对减数分裂是必不可少的。总之,本文通过对支持细胞中不同基因的敲除,研究了它们对支持细胞功能及精子发生产生的影响,证明支持细胞对精子发生的正常进行起到至关重要的作用。同时,利用减数分裂前生殖细胞中特异性表达的Stra8-Cre小鼠对Mfn1和Mfn2分别进行单独敲除及双敲除,证明了Mfn1和Mfn2在对减数分裂影响程度有所不同,它们可能具有独特而又互补的功能。