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研究背景:季节性繁殖是生活在温带地区的哺乳动物普遍采用的生殖策略,是一种季节性生理适应对策。季节性繁殖动物在特定时期的生殖状态受到环境或内源性信号的调节,而光照时长是调节其生殖状态的重要因素。黑线仓鼠（Cricetulus barabensis）是一种小型、非冬眠、野生型啮齿动物,具有典型的季节性繁殖特征,繁殖高峰期为每年3-4月和8-9月,长光照在一定程度上会促进其繁殖活动,而短光照则抑制。进入冬季后,黑线仓鼠的生殖活动不活跃,在此时延长光照时间是否会影响黑线仓鼠的睾丸结构及睾酮合成,进而激活其繁殖活动还不清楚。因此,本研究主要探讨延长光照时间对于非繁殖期黑线仓鼠睾丸结构及睾酮合成相关因子表达的调控效应,为掌握光照时长调控雄性黑线仓鼠生殖活动的分子机制提供理论基础。研究方法和内容:本研究以18只非繁殖期的成年雄性黑线仓鼠为材料,随机分为三组,分别为短光照组（SD,8L:16D,light/dark）,中光照组（MD,12L:12D,light/dark）和长光照组（LD,16L:8D,light/dark）,探究延长光照时间对非繁殖期黑线仓鼠睾丸结构和功能的影响:（1）通过石蜡切片和HE染色、免疫组织化学实验检测黑线仓鼠睾丸的组织结构变化以及生精小管内支持细胞与精原细胞数量的变化;（2）通过酶联免疫法（ELISA）检测血清中FSH、LH以及粪便内TTE含量的变化;（3）采用实时荧光定量PCR技术检测黑线仓鼠睾丸内促黄体生成素受体LHR,类固醇生成转录因子NR5A1、GATA4、WT1,类固醇生成急性调节蛋白StAR和类固醇生成重要酶CYP17A1以及雄激素受体AR mRNA表达量的变化;（4）检测黑线仓鼠睾丸内促黄体生成素受体LHR,类固醇生成转录因子NR5A1、GATA4、WT1,类固醇生成急性调节蛋白StAR和类固醇生成重要酶CYP17A1以及雄激素受体AR在蛋白质水平表达量的变化;（5）分析各因子表达水平与激素浓度的关联性。研究结果:（1）延长光照时间后,LD条件下黑线仓鼠睾丸的生精上皮变薄,生精小管内部支持细胞与精原细胞数量均比SD条件下减少（P＜0.05）,而MD与LD条件下黑线仓鼠睾丸的生精小管内部支持细胞与精原细胞数量不存在显著性差异（P＞0.05）。该研究结果表明,对于刚经历过繁殖高峰期,处于短日照条件下非繁殖期的黑线仓鼠,延长光照时间并不能有效逆转黑线仓鼠睾丸结构萎缩的现象。（2）血清中FSH、LH的浓度及粪便内TTE含量的检测结果显示,对于刚经历过繁殖高峰期,处于短日照条件下非繁殖期的黑线仓鼠,延长一定的光照时间,FSH,LH,TTE的水平均显著降低（P＜0.05）。即LD条件下黑线仓鼠血清的FSH,LH及粪便TTE的水平均显著低于SD条件下的个体（P＜0.05）,因此推测,在非繁殖期黑线仓鼠睾丸的生殖活性可能主要由于性激素水平的降低而受到抑制。而MD条件下黑线仓鼠血清FSH和LH水平显著高于LD条件下的水平（P＜0.05）,因而中光照条件更有利于非繁殖期黑线仓鼠性激素的合成与分泌,所以对于刚经历过繁殖高峰期,非繁殖期黑线仓鼠生殖激素分泌水平与具体光照时间延长程度有关。（3）对黑线仓鼠睾丸内促黄体生成素受体LHR、调节睾酮生成的转录因子（NR5A1、WT1、GATA4）、类固醇合成相关蛋白和酶（StAR、CYP17A1）以及雄激素受体AR的mRNA和蛋白质表达水平的检测结果显示:a.延长较长光照时间,黑线仓鼠睾丸LHR mRNA表达水平显著降低（P＜0.05）,但对LHR蛋白质表达水平无显著影响（P＞0.05）,即LD条件下黑线仓鼠睾丸LHR mRNA表达水平显著低于SD组和MD组的个体（P＜0.05）,不同光周期条件下LHR蛋白质表达水平不存在显著性差异（P＞0.05）,表明LHR在翻译水平上存在重要的调控机制。b.延长较长光照时间,GATA4在mRNA和蛋白质水平的表达量均显著降低（P＜0.05）,即在LD条件下GATA4在mRNA和蛋白质水平的表达量均低于在SD和MD条件下（P＜0.05）,而SD条件下黑线仓鼠睾丸中GATA4的mRNA和蛋白质水平与MD组个体间无显著性差异（P＞0.05）。表明不同光周期条件下GATA4表达量的差异在mRNA和蛋白质水平是基本一致的,但长光周期抑制GATA4的表达。c.延长光照时间,WT1在mRNA和蛋白质水平的表达量均显著降低（P＜0.05）,而NR5A1在mRNA的表达水平显著升高（P＜0.05）,但NR5A1的蛋白质表达水平显著降低（P＜0.05）。即LD条件下WT1的mRNA和蛋白质表达水平均显著低于SD条件下（P＜0.05）,而LD条件下NR5A1 mRNA表达水平显著高于SD条件下（P＜0.05）,但NR5A1的蛋白质水平显著低于SD条件下（P＜0.05）。此结果表明,长光照时间抑制WT1的表达,不同光照条件下WT1在mRNA和蛋白质的表达水平基本一致,而NR5A1在mRNA和蛋白质的表达水平不一致,可能NR5A1在翻译水平的调控也起着重要作用。d.延长光照时间,会降低StAR和CYP17A1在蛋白质水平的表达量,但对StAR和CYP17A1 mRNA表达水平的调控效应与具体的延长光照时长有关。即LD条件下StAR和CYP17A1 mRNA和蛋白质表达水平均显著低于SD条件下的表达水平（P＜0.05）,而MD条件下StAR和CYP17A1 mRNA的表达水平显著高于LD条件下（P＜0.05）,但StAR蛋白质水平显著低于SD条件下（P＜0.05）。e.延长光照时间,也会降低AR在mRNA和蛋白质水平的表达量。即LD条件下AR的mRNA和蛋白质表达水平均显著低于SD条件下（P＜0.05）,而MD条件下AR的mRNA表达水平也显著低于SD组,但MD条件下AR蛋白质的表达水平与SD组无显著性差异（P＞0.05）。此结果表明,延长较长光照时间,AR的mRNA和蛋白质表达水平变化趋势一致,而在中光照条件下,其mRNA和蛋白质表达水平变化趋势存在差异,即光周期对AR的表达调控效应与具体光照时长有关。（4）对黑线仓鼠睾丸内类固醇生成转录因子的表达水平与粪便中睾酮以及血清中LH含量的相关性分析结果表明,WT1在mRNA水平的表达量与粪便中睾酮含量呈显著正相关,NR5A1在蛋白质水平的表达量与血清LH的浓度呈显著正相关,GATA4在mRNA和蛋白质水平的表达量与血清LH的浓度均存在显著正相关。此结果表明,WT1在光周期调控黑线仓鼠睾酮合成与分泌过程具有重要作用,即WT1在适宜的光照条件下可以刺激睾酮的合成与分泌。NR5A1和GATA4主要调控促黄体生成素的合成与分泌。类固醇生成转录因子GATA4在蛋白质水平的表达量与WT1和NR5A1在蛋白质水平的表达量均呈显著正相关,表明在调控睾酮生成过程中,三者协同作用介导光周期调控黑线仓鼠的生殖活动。结论:光照时长是调控黑线仓鼠性腺结构和功能的主要环境因子,而对于刚经历过繁殖高峰期,处于冬季SD条件下非繁殖期睾丸萎缩的黑线仓鼠,延长光照时间并不能使萎缩的睾丸得到有效复苏,并且睾丸的结构和功能的变化与具体延长光照时长有关。因此推测,雄性黑线仓鼠在经历秋季的繁殖高峰期后,冬季睾丸会不断萎缩,此时即使延长光照时间也不会完全逆转睾丸萎缩的现象,睾酮合成与分泌的减少可能是抑制睾丸恢复活性的主要原因之一。该研究结果为研究季节性繁殖动物非繁殖期睾丸结构与功能变化的分子机制提供一定的理论基础。