不同方式运动对小鼠骨—性腺轴相关因子表达的影响

发布时间：2020-07-27 15:07

【摘要】：睾酮在青少年男性的生长发育过程中扮演着非常重要的作用。在睾酮的合成和分泌中,下丘脑—垂体—性腺轴(Hypothalamus-Pituiary-Gonadal Axis,HPG轴)一直作为传统研究的重点。而近几年的研究发现,骨骼的分泌同样会引起雄性个体睾酮水平的变化,研究指出,骨骼可以作为内分泌器官,当骨骼分泌的骨钙素(Osteocalcin,OCN)经脱羧后,会形成有活性的羧化不全骨钙素(Uncarboxylated Osteocalcin,uOCN),uOCN经过血液循环后能够引起睾丸组织中受体的变化,并通过cAMP/CREB信号通路引起下游相关因子的表达,最终改善雄性睾酮的合成变化。有关HPG轴的运动干预研究得到了大量证实,而对于骨—性腺轴的运动干预讨论相对较少。因此,本研究通过不同方式运动,研究骨骼与睾酮分泌之间的内在联系,以期为运动改善骨—性腺轴提供理论依据和数据支持。研究目的:本论文探讨跳跃运动、游泳运动和下坡跑运动对雄性生长期小鼠骨—性腺轴的调控机制,比较不同方式运动对小鼠骨健康的刺激作用,研究运动引起骨内分泌,改善睾酮分泌的可能性机制,为运动改善雄性性激素分泌水平提供理论依据和数据支持。研究方法:将28只5周龄C57BL/6雄性小鼠先进行适用性饲养1周,再进行随机分组,共分成对照组(C组)、跳跃组(D组)、游泳组(S组)和下坡跑组(R组),每组各7只,自由饮用矿物质水,室内保持恒温、恒湿,生活环境昼夜比为1:1(24h)。其中D组装置的跳跃频率为6~7次/min;S组的游泳装置(100cm×60cm×80cm,长×宽×高),水深40cm,温度保持32±2℃;R组的运动跑台坡度为-9~°,跑速为0.8km/h。运动第1周先进行适应性训练,第1、2天20min,第3、4天35min,第5、6天50min;之后的每次训练则直接进行50min的训练强度。8周后对4组小鼠进行断颈处死,采集血液进行相关指标检测,称取小鼠体重、右侧股骨湿重和右侧胫腓骨湿重,游标卡尺测量小鼠骨长和骨宽,取骨骼组织和睾丸组织检测相关因子的mRNA表达和蛋白表达。研究结果:1)与C组相比,D组和R组的股骨湿重显著升高(P0.05),R组的股骨长度显著增长(P0.05);与S组相比,D组和R组的股骨湿重极显著升高(P0.01),D组和R组的股骨长度极显著增长(P0.01),R组的胫骨长度显著增长(P0.05),D组的胫骨宽度显著增宽(P0.05)。这说明运动有利于骨骼的长长和长宽。2)与C组相比,D组骨中OCN的mRNA和蛋白表达水平显著升高(P0.05),R组骨中OCN的mRNA和蛋白表达水平极显著升高(P0.01);与S组相比,R组骨中OCN的mRNA表达水平显著升高(P0.05);与C组相比,R组睾丸uOCN的含量显著升高(P0.05)。这说明运动改善骨内分泌水平。3)在睾丸组织中,与C组相比,R组GPRC6A的mRNA表达水平显著升高(P0.05),R组CREB蛋白表达水平显著升高(P0.05),R组pCREB蛋白表达水平极显著升高(P0.01),最终表现R组CREB蛋白活性变化量显著升高(P0.05);与S组相比,R组CREB和pCREB蛋白表达水平显著升高(P0.05)。这提示运动使得cAMP/CREB信号激活。4)与C组相比,R组Cyp11a的mRNA表达水平显著升高(P0.05),R组StaR、3β-HSD和Cyp17的mRNA表达水平极显著升高(P0.01),D组和S组3β-HSD的mRNA表达水平显著升高(P0.05);与S组相比,R组StaR、Cyp11a和Cyp17的mRNA表达水平显著升高(P0.05)。这些反映骨内分泌引起相关活性因子表达量的升高。5)与C组、D组和S组相比,R组的睾丸睾酮含量极显著升高(P0.01);与C组和D组相比,R组的血清睾酮含量显著升高(P0.05)。说明下坡跑有利于提高睾酮含量水平和血睾酮分泌量。研究结论:(1)与跳跃运动和游泳运动相比,下坡跑运动更容易刺激骨骼的生长发育过程,引起骨骼长长和长宽,最终提高骨骼的质量,改善骨内分泌系统,从而引起骨分泌激素中OCN的升高。(2)下坡跑运动会引起GPRC6A的水平进一步提高,使得cAMP/CREB信号通路进一步活化,引起下游StAR、Cyp11a、3β-HSD和Cyp17等相关因子的表达量显著性增加,从而提高睾丸组织中睾酮合成水平和增加血清睾酮的分泌量。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：G804.2
【图文】：

睾酮,调节方式,成骨细胞,性腺轴

华东师范大学 2018 届硕士学位论文OCN 和 LH 是 2 个平衡的调节方式[11]（见图 1）。O节雄性生殖水平，骨—性腺轴（Bone-GonadalAxis）的证实[12, 13]。这些研究认为，成骨细胞和骨细胞分泌合成并分泌睾酮，而成骨细胞分泌的 OCN 对卵巢中用，这为雄性特有的生殖功能提供了研究价值。本研行分析探索，尤其是运动通过骨骼调节，最终改善睾研究热点提供进一步的理论依据和数据支持。

路径图,羧化,路径,骨钙素

基在翻译后断裂；26 个前肽残基包含 GGCX 识别位点以及 4量研究表明，成熟的 OCN 结构由α螺旋、β折叠和αβ片段构成螺旋结构，OCN 会与 Ca2+和羟磷灰石（Hydroxyapatite, HA被认为是骨形成中的重要标志物之一[23]，也被作为检测骨骼之一。胞和成骨细胞分泌的 OCN 主要沉积在骨骼组织的间质细胞外通过进入到破骨细胞吸收的酸性环境（pH=4.5）中，在破骨细胞免疫调节因子 1（T-cell immune regulator 1, Tcirg1）编码对骨细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）进行酸化，使，使得羧化完全骨钙素（Carboxylated Osteocalcin, cOCN）脱活性的羧化不全骨钙素（Uncarboxylated Osteocalcin, uOCN） uOCN 的总和，共同构成总骨钙素（Total Osteocalcin, tOCN

结构对比

失[7]，uOCN 含有 0～2 个γ-羧基谷氨酸残基，uOCN 与骨组织低，主要分布于血液循环中。用专用免疫测定法检测出，血清含量的 20%～30%[11]。研究认为，uOCN 能够自由穿梭于血：1）骨骼本身的骨陷窝—骨小管网络系统；2）骨组织内丰富统，以及高度分化的血管形态，保证了激素的快速参与；3）的激素可在骨小管网络系统与循环系统中自由扩散。然而，，不与其他组织产生级联反应，主要储存在骨骼组织的骨基架结构[30]。Lee 等人[31]对调节血清 uOCN 水平的成骨细胞和骨行筛选，确定出编码骨睾蛋白酪氨酸磷酸酶（Osteotesticulsphatase, OST-PTP）的胚胎干细胞磷酸酶（Embryonic , Esp）基因（又称为 Ptprv），其中 Esp 是小鼠糖代谢的关键骨细胞和 Sertoli 细胞中进行表达。

【参考文献】