生精細胞凋亡過程中ndrg2基因表達及功能意義的深入研究

《生精細胞凋亡過程中ndrg2基因表達及功能意義的深入研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由張遠強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生精細胞凋亡過程中ndrg2基因表達及功能意義的深入研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張遠強
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

Ndrg2是該基因家族中新發現的與細胞增殖、分化及凋亡相關的基因。本課題組前期研究首次證實了NDRG2在凋亡睪丸間質細胞和生精細胞內有較高水平的表達，推測該基因可能對生精細胞凋亡和精子發生起到重要調控作用，因此本課題擬套用ndrg2基因敲除、ndrg2基因睪丸細胞特異性敲除小鼠以及慢病毒介導穩定轉染過表達或干涉ndrg2載體的生精細胞凋亡模型，觀察ndrg2對生精細胞凋亡的影響和對睪丸功能表型等生殖生理學變化；利用螢光素酶報告基因系統、ChIP、EMSA完善其調控網路，通過蛋白質雙向電泳、GST-pulldown和免疫共沉澱探索NDRG2在凋亡生精細胞中的核轉位機制，以證實NDRG2在凋亡生精細胞表達的作用及影響精子發生的機理。本課題的開展將在國際上首次建立ndrg2基因敲除動物模型，並為深入理解NDRG2在男性不育症和精子發生障礙等疾病中的作用、預防和靶向治療上述疾病提供理論依據。

結題摘要

不育症的發病原因相當複雜，使得臨床針對它的治療和診斷非常困難。男性不育症患者又多伴有睪丸內細胞凋亡的特點，因此，研究睪丸細胞凋亡的機制對理解不育症的病因有重要意義。NDRG2基因在細胞增殖、分化及凋亡中扮演著重要角色，但NDRG2與睪丸細胞凋亡的關係函待闡明。本課題通過結合臨床不育症患者睪丸穿刺活檢標本，以及多種基於ndrg2基因敲除、過表達小鼠的睪丸細胞凋亡動物模型等研究發現，NDRG2在正常成年男性或鼠類睪丸的間質細胞表達較多，而在睪丸支持細胞和生精細胞NDRG2的表達量較低；但在非梗阻性無精症、唯支持細胞綜合症的患者以及MAA、隱睪、EDS、電離輻射誘導凋亡的睪丸間質或生精細胞中均有表達。此外，在睪丸間質細胞中，ndrg2基因啟動子區存在NF-κB調控位點，NF-κB的結合可以上調NDRG2表達。體外抑制NDRG2可以降低間質細胞凋亡率，而過表達NDRG2可促進EDS誘導的間質細胞凋亡。ndrg2敲除小鼠在生殖系統各方面檢測中與野生型無顯著差異；而在 EDS 、隱睪和電離輻射模型中，ndrg2敲除後小鼠睪丸細胞對凋亡刺激的反應較野生型出現明顯變化。EDS 處理後，ndrg2敲除小鼠間質細胞數量明顯多於野生型。TUNEL 凋亡檢測證實上述細胞組分變化原因是睪丸細胞對凋亡刺激在敲除型中較野生型不敏感。免疫組織化學檢測凋亡相關信號顯示，NDRG2在 EDS 處理、電離輻射等模型中激活；NF-κB在敲除型和野生型中對凋亡刺激的表達發生改變。 PCR-array 檢測的84個凋亡相關基因發現了12個基因敲除後表達發生顯著改變。利用免疫電鏡技術我們報導了 NDRG2在睪丸細胞超微結構的定位。NDRG2不僅可以定位於細胞質線粒體外周，還能夠定位於生精細胞、支持細胞的胞核。過表達NDRG2小鼠的生育能力顯著下降，睪丸組織學檢查發現精子發生嚴重損害，部分區域出現生精停滯。TUNEL 及凋亡因子組化結果證實睪丸自發性細胞凋亡較野生型顯著增加。本課題闡明了NDRG2參與睪丸細胞凋亡的途徑，以及在不育患者標本、多種睪丸細胞凋亡動物模型中，NDRG2對睪丸細胞凋亡的影響及其上下游信號網路，為臨床男性不育的發病提供了新的治療靶點。