颗粒细胞中线粒体功能的增强可以维持小鼠卵巢中的卵泡储备

发布时间：2018-01-02 00:19

  本文关键词：颗粒细胞中线粒体功能的增强可以维持小鼠卵巢中的卵泡储备　出处：《南京大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在哺乳动物中,卵泡发育是贯穿雌性生殖系统整个生命周期的连续性过程。在雌性生殖系统中,卵泡是卵巢的基础组成单位,由卵母细胞和围绕在其周围的颗粒细胞组成。从最初的原始卵泡发育到成熟卵泡,卵泡成熟的整个过程需要持续数月的时间,并且需要来源于卵母细胞和颗粒细胞的分泌因子的促进作用,从而产生成熟的卵子。实际上,只有少数卵母细胞能够发育成熟并且被排出到输卵管中,从而完成受精反应,由于发育过程中可能出现的卵母细胞基因组缺陷,发育缺陷和代谢缺陷,大部分的卵泡都通过凋亡,自噬和坏死等不同的细胞死亡方式而闭锁。卵泡的生长发育和颗粒细胞的分裂需要充足的能量和物质,而卵泡的生长和细胞分裂是发育的必须途径。因此我们可以推测,在卵巢发育周期过程中,为了满足高度增长的能量需求,线粒体的适应性扮演者不可忽视的作用。另一方面,线粒体的增生可以提高细胞的生存率,这一现象正在被用来作为一种对抗疾病与衰老的手段。而生殖能力的衰老是由于年龄增长相关的卵泡储备的减少,也可能与线粒体功能紊乱和随之导致的细胞存活相关。对于生长中的卵泡,卵母细胞与颗粒细胞能量代谢的间相互作用为卵母细胞提供必须的合成底物,这种相互作用对处于生长期的卵泡是必须的。尽管调控线粒体功能的相关基因已经通过功能基因组学分析被发现,但是对于线粒体功能在卵泡中的功能解析还非常匮乏。因此我们主要关注卵泡中的能量代谢,尤其是颗粒细胞对卵母细胞发育的支持,以此阐明两种细胞间的能量代谢相关的机理。哺乳动物细胞中线粒体通过多种生物学事件来维持细胞功能和细胞生存,比如产生能量的关键反应氧化磷酸化,代谢方式和代谢底物的转换,以及细胞凋亡,这些反应也是细胞对细胞内环境和细胞外环境压力的适应过称。然而,关于线粒体的遗传学调控在卵巢中的研究非常不清楚。关于原始卵泡是如何从储备中被招募激活的一个重要突破是PTEN和mTORC/Tsc1/2的发现,报道显示Pten或者TSC1/2启在小鼠卵巢中的缺失会导致原始卵泡的过度激活,Pten和BSc1/2可以阻止多种肿瘤的发生发展,因此被定义为肿瘤抑制基因,这也暗示了卵泡的激活与生长与肿瘤细胞在某些特性上的相似性。这些肿瘤基因在阻止原始卵泡激活和发育成熟的道路上扮演者“刹车“的作用。近年来发展起来的一种基因打靶技术CRISPR/Cas9已经被广泛的应用于基因敲除和基因修饰,并用于整个基因组的功能缺失筛选。在本篇文章的研究中,我们利用CRISPR/Cas9的特异性强和敲除效率高的优势,在人类的卵巢颗粒细胞癌来源的细胞系KGN中敲除“肿瘤抑制基因”,从而筛选出与线粒体功能相关的基因。通过功能分析,我们发现TP53, BRCA1, PTEN, CTNNA2, PTCH1,和HBP1在调节线粒体功能方面的新的作用。为了更清楚的阐明这些未经报道的基因的功能,我们用经典的基因敲除的方法构建了Hbp1条件性敲除小鼠,通过对卵巢中原代颗粒细胞的线粒体功能分析,我们发现在系统性敲除小鼠(Hbp1-/-)中和特异性在颗粒细胞中敲除Hbp1(Hbplf/f;Amhr2-cre)时,与野生型小鼠相比,颗粒细胞中线粒体功能得到的显著提高,并且卵巢中细胞凋亡与卵泡闭锁都明显减少。但是分别用Gdf9-icre和Zp3-cre在卵母细胞中敲除H-bp1时,不会影响到卵泡的发育和闭锁。这提示我们,颗粒细胞中H-bp1对于细胞生存和卵泡非常重要,另方面,我们发现,在Hbp1转基因小鼠中,颗粒细胞中线粒体的功能显著减弱。伴随卵巢中卵泡凋亡的减少,在Hp1-/-和Hbplf/f;Amhr2-cre雌鼠卵巢中,有更多的卵泡储备,并且这些雌鼠在用激素诱导排卵时可以产生更多的卵细胞。通过对卵泡发育相关基因的表达分析,我们发现在Hbp1缺失时,这些基因的表达显著增高,这也说明Hbp1缺失导致颗粒细胞中线粒体功能的提高,从而促进卵泡的生存和维持。通过对多种小鼠模型的分析研究,我们发现了对卵巢颗粒细胞中线粒体功能有重要调控作用的基因,这对于探索雌性生殖系统生命周期提供了新的研究方向。
[Abstract]:In mammals , follicular development is a continuous process throughout the life cycle of the female reproductive system . In female reproductive systems , the follicles are the basic components of the ovary , which are composed of oocytes and granular cells surrounding them . In fact , the growth of the follicles and the cell division are essential to the development of the cells . In this paper , we found that the function of mitochondrial function in granular cells was significantly decreased compared with wild - type mice .

【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q492
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本文编号：1366868