GlcNAc影响海绵体平滑肌细胞MAPKs通路及大鼠勃起功能的初步研究

发布时间：2020-05-22 22:51

【摘要】：勃起功能障碍(erectile dysfunction,ED),又称阳痿,是一种典型的男性性功能障碍疾病,主要以阴茎勃起的启动和维持困难为主要表现,国外有研究表明,52%的40-70岁男性存在不同程度的ED,年发病率为25.9/1000。我国研究也显示40岁以上男性勃起功能障碍患病率达40.2%,并且近年来呈高发及低龄化趋势,这可能与人们逐渐重视生活质量的意识水平提高有关,但同时,随着近年来生活水平的提高,饮食结构的逐渐西化,生活节奏加快,肥胖、高血压、糖尿病等逐年呈高发趋势,阴茎作为受精神和器质性双重影响的功能器官,ED的发病率也是逐年增加。目前研究认为,阴茎的勃起主要通过激活NO/cGMP/PKG通路实现,以西地那非为代表的磷酸二酯酶抑制剂通过抑制PDE5的活性,减少阴茎平滑肌细胞中cGMP的水解,以达到维持阴茎平滑肌舒张的作用。除此之外,针对NO合成受损、氧化应激、内皮素(endothelin,ET)及受体、RhoA/Rho途径、神经损伤及激素等的研究表明,这些因素并不能完全解释勃起功能障碍发生。近几年,有越来越多的研究表明,O-糖基化可能在ED的发生中起着重要的作用。O-糖基化作用于1984年由美国约翰霍普金斯大学G.W.Hart等最先发现后,由于该种糖基化形式的独特性及功能上的重要性,一直是一个重要的研究热点,和磷酸化、乙酰化、泛素化等诸多翻译后蛋白修饰过程一样,是体内的一种复杂而基本的生理学过程,在众多生物学过程中扮演着重要角色,具有重要的生物学功能。它参与了一系列重要的生物学过程,如基因表达、信号转导、免疫保护、病毒复制、细胞生长与分化、细胞间的黏附、蛋白质降解以及炎症的产生等。O-糖基化以类似于磷酸化的修饰机制参与了信号转导、基因转录、蛋白质翻译、细胞应答以及蛋白质降解等一系列复杂的细胞活动。本研究通过培养原代阴茎海绵体平滑肌细胞(cavernous smooth muscle cell,CSMC),并向细胞中加入HBP通路中间产物GlcNAc,以明确药物对细胞中促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)通路的影响。MAPKs通路主要包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)途径,c-JunN-末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)途径和p38信号传导途径。研究表明,MAPKs通路的改变对于调控阴茎勃起具有重要的生物学意义,因此,GlcNAc与阴茎海绵体平滑肌细胞中MAPKs蛋白的相互作用可能对我们提高ED治疗水平有新的指导意义。另外,本研究也在动物水平进行了探索,通过灌胃饲养性功能正常的健康SD大鼠,研究发现,GlcNAc能显著提高阴茎海绵体平滑肌的O-糖基化水平,但是,初步研究未发现其对大鼠勃起功能、海绵体平滑肌组织纤维化、性激素及代谢水平的影响同对照组相比有何不同。本实验的主要结果和结论如下:GlcNAc通过O-糖基化依赖性途径抑制大鼠海绵体平滑肌细胞的MAPKs通路。成功构建大鼠CSMC原代模型,研究发现GlcNAc可以在细胞内明显提升蛋白的总O-糖基化水平(P0.05),并且进一步研究发现,其主要可以通过糖基化依赖性途径抑制ERK和P38 MAPKs通路的磷酸化水平(P0.05),但不影响总蛋白的表达水平。GlcNAc显著提升大鼠阴茎海绵体平滑肌的O-糖基化水平,但未发现其对大鼠勃起功能、CSMC纤维化、性激素及代谢功能造成明显影响。通过IHC研究发现,GlcNAc能显著提升海绵体平滑肌组织O-糖基化水平(P0.05),但是Masson染色并未发现纤维化水平通对照组相比的差异有统计学意义,另外,ICP/MAP研究表明,跟对照组健康大鼠相比,灌胃饲养GlcNAc的大鼠阴茎勃起功能有下降趋势,但结果差异无统计学意义。GlcNAc对大鼠体重和血糖改变的研究也表明同对照组差异并无统计学意义。GlcNAc可以作为研究O-糖基化作用的有效的工具。实验证明,无论灌胃饲养还是细胞培养,GlcNAc均能显著提升大鼠阴茎海绵体平滑肌的O-糖基化水平(P0.05),这位我们研究O-糖基化提供了一条新的研究工具。综上所述,GlcNAc可以作为一种新的研究O-糖基化的手段,其显著的提高了大鼠海绵体平滑肌细胞的O-糖基化水平,并且能显著抑制细胞的MAPKs通路的磷酸化,可以为进一步研究影响勃起的机制提供重要的参考意义。另外,初步研究表明,GlcNAc未在实验中发现具有影响大鼠勃起功能的作用,这与糖尿病大鼠又不同,但是我们研究也发现勃起功能出现了下降的趋势,因此,仍需要更多的相关研究数据进行证明。ED的研究以往多集中于NO/cGMP/PKG等通路,但近年来分子机制研究似乎遇到了瓶颈,为了更好的理解ED的作用机制,此靶点可能是我们提高ED治疗水平提供新的思路及方向。
【图文】：

己糖胺,生物合成途径,底物

陆军军医大学硕士学位论文糖(β-D-Nacetylglucosamine, GlcNAc)是一种重要的中间底物。以往的糖基主要通过增加 HBP 底物供应或 OGT/OGA 抑制来实现，而底物主要由增加葡萄葡萄糖供应[13, 14]，以往的研究表明[15, 16]，HBP 通路中 GlcNAc-6-P 形成之前多为可逆反应，如图 1 所示，，

阴茎海绵体平滑肌,高倍显微镜,细胞

高倍显微镜观察原代阴茎海绵体平滑肌细胞爬出组织块
【学位授予单位】：中国人民解放军陆军军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R698

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