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目的:卵巢是雌性哺乳动物重要的生殖器官,卵泡作为卵巢发育的基本结构与功能的单位,由卵母细胞及围绕在卵母细胞周围的颗粒细胞组成。卵泡发育起始于原始卵泡,在出生前后于卵巢皮质汇聚成原始卵泡池,原始卵泡经募集与激活发育为初级卵泡,初级卵泡再经次级卵泡、有腔卵泡阶段最终发育成熟并排卵,或在卵泡发育过程中走向闭锁。卵泡池中的原始卵泡作为卵巢中的卵泡储备决定了雌性动物生育年龄的长短,卵巢中的卵泡储备主要受初始卵泡数量和卵泡闭锁速度的影响。原始卵泡在形成后其数量便不再增加,决定了雌性动物最初的卵泡数量。卵泡闭锁指卵泡在发育一定阶段后停止发育并发生退化甚至消失的现象,卵巢内绝大多数卵泡都将走向闭锁,仅少数卵泡能够成功发育至成熟排卵。正常的卵泡闭锁可以保证卵巢内卵泡储备缓慢又稳定地减少,维持着卵巢内卵泡储备数量的动态平衡。而卵泡闭锁速度的加快能够使卵巢内的卵泡储备过早耗尽,引起雌性生育年龄的缩短,卵巢功能提前衰竭,发生卵巢早衰(POF)。Sohlh1是卵巢早衰的候选基因之一,其作为生殖相关转录因子,能够特异结合下游基因启动子的E-Box位点(CANNTG)并发挥转录调控作用。在雌性哺乳动物中,Sohlh1只表达于胚胎期的卵原细胞以及出生后的原始卵泡和初级卵泡阶段的卵母细胞内,在早期卵泡的发育过程中发挥重要的作用。Pangas等人通过对Sohlh1(-/-)小鼠的研究发现:Sohlh1的缺失并不影响初始卵泡的数量,但Sohlh1(-/-)鼠中的原始卵泡在出生后几天内迅速减少,导致卵泡储备数量不足,在青春期前便发生卵巢早衰。我们推测卵泡异常闭锁可能是引起敲除小鼠发生卵巢早衰的重要原因,而由Sohlh1缺失导致的卵泡异常闭锁的机制尚不清楚。卵泡内细胞的凋亡是导致卵泡闭锁的主要方式。BCL2L10、GDF9、BMP15在卵泡生长与闭锁过程中发挥重要作用,我们通过生物信息学分析发现Bcl2l10、Gdf9、Bmp15启动子区域存在多个SOHLH1结合位点(即E-Box),三者可能受到SOHLH1的直接调控。BCL2L10属于BCL2蛋白家族成员中的抗凋亡因子,特异表达于各级卵泡的卵母细胞当中,与SOHLH1表达重叠于原始、初级卵泡阶段。BCL2L10能够结合在卵母细胞线粒体膜上,并与促凋亡因子BAX结合来维持线粒体膜的通透性,在卵母细胞线粒体凋亡途径中发挥抗凋亡作用。GDF9和BMP15都是同属TGFβ家族的生长因子,与SOHLH1表达重叠于初级卵泡阶段的卵母细胞当中。GDF9和BMP15旁分泌至细胞间隙,二者能够形成异源二聚体,并与颗粒细胞表面受体结合,活化颗粒细胞内的SMAD通路来调节颗粒细胞的生长与分化,主要在卵母细胞与颗粒细胞信号交流及调控颗粒细胞生长分化过程中发挥重要作用。基于前期工作基础及文献报道,我们推测SOHLH1很可能通过Bcl2l10、Gdf9、Bmp15影响原始卵泡和初级卵泡的闭锁过程,继而影响卵巢的卵泡储备及雌性小鼠的生育年龄。本研究旨在通过一系列形态学及分子生物学实验探讨Sohlh1(-/-)小鼠卵泡闭锁异常的原因及分子机制,为进一步明确Sohlh1基因功能及临床卵巢早衰、不孕不育等诊断和治疗提供理论依据。研究方法:本研究以出生后7.5天(PD7.5)Sohlh1(-/-)小鼠与同窝野生型C57BL/6J小鼠卵巢为研究对象,对比分析卵泡早期发育情况、凋亡情况、超微结构的变化情况;对同窝PD7.5 Sohlh1(-/-)与野生型小鼠的卵巢进行基因芯片分析,筛选与卵泡闭锁相关的候选基因;利用荧光素酶报告基因、染色质免疫沉淀实验对候选基因Bcl2l10、Bmp15、Gdf9是否受到转录因子SOHLH1的转录调控。结果:1.形态学观察发现,PD7.5 WT小鼠存在原始、初级、次级等各级卵泡结构,且卵泡储备数量充足;PD7.5 Sohlh1(-/-)小鼠与同窝WT型相比,卵泡储备不足、闭锁消失的原始卵泡数量增加,视野下不见正常初级卵泡,仅偶见有立方型颗粒细胞围绕,无卵母细胞的空泡样初级卵泡结构,在卵巢髓质和卵巢门位置有严重充血现象。2.TUNEL凋亡检测发现,PD7.5的Sohlh1(-/-)与WT小鼠相比,卵巢细胞大量凋亡。3.透射电镜观察小鼠PD7.5 Sohlh1(-/-)及同窝WT型小鼠卵巢发现,敲除小鼠中可观察到闭锁的卵巢中存在细胞凋亡与坏死,闭锁的卵泡中卵母细胞先于颗粒细胞发生凋亡,而WT型小鼠的卵泡则发育正常。4.利用小鼠基因表达谱芯片技术检测PD7.5 Sohlh1(-/-)及同窝WT型小鼠卵巢发现,敲除小鼠与WT相比,Sohlh1缺失可导致828个基因表达出现差异,对芯片数据用聚类分析经总结后发现,差异表达的基因主要集中在生殖相关类、凋亡类炎症类、细胞周期类减数分裂类、代谢相关类等影响卵泡发育相关类别。5.q PCR验证了部分与卵泡闭锁相关基因差异表达结果,与基因芯片结果趋势基本一致,包括生殖相关转录因子(Figla、Nobox、Pou5f1)、TGFβ家族成员(Gdf9、Bmp15)、其它生殖相关基因(Nlrp5、Nlrp14、Oosp1、Fshr)、细胞周期类(Cdk4、Ccnd2)、凋亡相关基因(Bax、Bad、Bcl2l10)在敲除小鼠卵巢中表达明显下调,而另一些凋亡基因(Bcl2、Caspase3)表达上调。6.我们在上述基因中发现Gdf9、Bmp15、Bcl2l10基因启动子区域存在多个Sohlh1结合位点,利用双荧光素酶报告基因实验证实,Sohlh1对Gdf9、Bmp15、Bcl2l10的启动子区域具有转录激活作用。7.染色质免疫沉淀Ch IP实验证实,Sohlh1能够结合Gdf9、Bmp15、Bcl2l10启动子上游的多个含有E-Box位点的区域。结论:1.卵巢内细胞发生凋亡与坏死是引起Sohlh1(-/-)小鼠卵泡闭锁加速的重要原因,且卵泡的闭锁始于卵母细胞发生凋亡。2.在PD7.5小鼠卵巢中,Sohlh1的缺失可导致828个基因表达出现差异,筛选出卵泡闭锁相关候选基因并分类,包括生殖相关类、凋亡类、炎症相关类、减数分裂与细胞周期类、代谢相关类基因,这些基因表达的异常可能是Sohlh1(-/-)小鼠卵巢闭锁加速的重要原因。3.SOHLH1能够直接与卵泡发育相关基因Bmp15,Gdf9,Bcl2l10启动子区域内的多个位点特异结合,并具有转录激活作用。