小鼠中FOXL2的异常组成性表达损害卵巢发育和功能

Aberrant and constitutive expression of FOXL2 impairs ovarian development and functions in mice

作者信息Barbara Nicol, Karina Rodriguez, Humphrey H-C Yao
PMID32945847
发布时间2020-10-29
DOI10.1093/biolre/ioaa146

实验完整度

包含多个独立证据层级:转基因小鼠模型(体内),结合组织学、免疫荧光、qPCR及激素检测等功能验证,并进行了发育时间点(E11.5、E14.5、P9、成年)的动态分析。

主要模型

FOXL2过表达小鼠模型(Rosa-Foxl2; Sf1-Cre,混合C57BL/6J和129Sv背景) 对照同窝小鼠(Rosa-Foxl2+/+; Sf1-CreTg/+)

重点核对

小鼠品系及基因型:Rosa-Foxl2+/f; Sf1-CreTg/+(过表达)与Rosa-Foxl2+/+; Sf1-CreTg/+(对照) 诱导时间:Cre重组酶在E11左右于未分化性腺体细胞中表达 分析时间点:E11.5、E14.5、出生后第9天(P9)、3周龄、8周龄、6个月、12个月 多卵泡发生率:P9卵巢连续切片,每50μm取8个代表性切片计数,n=4/基因型 激素测量:8周龄间情期血清,FSH、LH、孕酮、雌二醇,n=6/基因型

摘要

卵巢的发育和功能依赖于各种卵巢细胞类型之间的适当信号传导和通讯。FOXL2是一种转录因子,在卵巢发育的不同阶段发挥关键作用,其功能丧失或突变与原发性卵巢功能不全和卵巢癌相关。在本研究中,我们探讨了FOXL2在卵巢体细胞中异常、组成性表达的影响。从胎儿期开始的FOXL2过表达导致巢破裂缺陷和随之而来的多卵泡形成。颗粒细胞分化受损,类固醇生成性膜细胞的募集和分化受损。因此,过表达FOXL2的成年卵巢表现出颗粒细胞和膜细胞区室化缺陷,类固醇生成显著减少,排卵缺乏。这些发现表明,FOXL2的精细调控表达对于正常的卵泡发生和生育能力是必需的。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
FOXL2在卵巢体细胞中的异常组成性表达对卵泡发生、类固醇生成、细胞分化和生殖功能有何影响?
核心机制
FOXL2的组成性过表达通过损害颗粒细胞分化和膜细胞募集/分化,可能直接抑制类固醇生成酶(如Star、Cyp17a1)或通过影响颗粒细胞产生的Hedgehog信号(如Ihh)间接导致膜细胞功能异常,最终导致卵泡发生异常、类固醇生成减少和完全无排卵。
主要证据
在FOXL2过表达小鼠中观察到:巢破裂缺陷、多卵泡形成、颗粒细胞标记物AMH和WT1表达降低、膜细胞标记物CYP17A1和HSD3B表达减少、类固醇生成酶Cyp11a1和Star下调、孕酮水平降低、黄体缺失和持续间情期,以及FSH水平升高而LH无显著变化。
研究意义
该研究表明FOXL2表达的精细调控对于正常的卵巢生理和生育能力至关重要,为理解原发性卵巢功能不全的病因提供了新的见解,但未直接提出临床应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立条件性FOXL2过表达小鼠模型

在卵巢体细胞中诱导FOXL2的组成性表达,以研究其异常表达的影响。

将Rosa-Foxl2小鼠与Sf1-Cre小鼠杂交,生成FOXL2过表达雌性小鼠(Rosa-Foxl2+/f; Sf1-CreTg/+)和同窝对照(Rosa-Foxl2+/+; Sf1-CreTg/+)。通过免疫荧光检测E11.5卵巢中FOXL2和NR5A1表达,E14.5 qPCR检测Foxl2 mRNA水平,P9免疫荧光检测HisTag信号以确认异位表达。

2

分析产后卵泡形成和巢破裂

评估FOXL2过表达对出生后巢破裂和原始卵泡形成的影响。

在P9和3周龄卵巢上进行组织学和免疫荧光分析,使用DDX4、GCNA1、FOXL2、Laminin标记,计数多卵泡发生率;在2个月和6个月时进行H&E染色观察多卵泡持续存在。

3

评估动情周期和排卵功能

确定FOXL2过表达是否影响动情周期和排卵。

对7周龄雌性进行连续3周阴道涂片,确定动情周期各阶段;在8周龄、6个月和12个月时通过组织学检查黄体存在与否判断是否排卵。

4

检测类固醇生成和激素水平

评估FOXL2过表达对卵巢类固醇生成能力和血清激素水平的影响。

通过免疫荧光检测HSD3B、CYP17A1表达,qPCR检测类固醇生成酶基因表达,ELISA测定血清FSH、LH、孕酮和雌二醇水平。

5

检查卵泡结构完整性和膜细胞分化

确定FOXL2过表达是否导致卵泡结构异常和膜细胞分化缺陷。

通过H&E染色、免疫荧光(NR2F2、HSD3B、Laminin、SMA、CYP17A1)和qPCR(Hsd3b、Cyp17a1、Cyp11a1、Star、Amh、Dhh、Ihh)分析颗粒细胞-膜细胞边界、基底膜完整性和膜细胞分化标记。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
FOXL2抗体NovusNB100-1277
NR5A1(类固醇生成因子1)抗体----
His标签抗体Abcamab9108
DDX4抗体Abcamab13840
层粘连蛋白抗体SigmaL9393
TRA98/GCNA1抗体Abcamab82527
HSD3B抗体CosmoBioK0607
α-SMA抗体Abcamab5694
CYP17A1抗体Santa Cruzsc-46081
NR2F2(COUP-TFII)抗体R&D SystemsPP-H7147-10
AMH抗体Santa Cruzsc-6886
WT1抗体Abcamab15249
驴抗山羊Alexa 647InvitrogenA21447
驴抗小鼠Alexa 568InvitrogenA10037
驴抗大鼠Alexa 594InvitrogenA21209
驴抗兔Alexa 488InvitrogenA21206
驴抗兔Alexa 568InvitrogenA10042
原位细胞死亡检测试剂盒,荧光素Roche--
徕卡DMI4000共聚焦显微镜Leica--
Aperio ScanScope XT扫描仪Aperio Technologies--
Arcturus PicoPure提取试剂盒Thermo Fisher--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
Nanodrop 2000c----
Superscript II cDNA合成系统Invitrogen--
Bio-Rad CFX96实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
垂体多因子检测试剂盒EMD Millipore--
孕酮ELISAIBLIB79183
雌二醇ELISACalbiotechES180S-100
柠檬酸Vector Labs--
ProLong Diamond防淬灭封片剂ThermoFisher--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型构建
基因型:Rosa-Foxl2+/f; Sf1-CreTg/+(过表达)与Rosa-Foxl2+/+; Sf1-CreTg/+(对照);背景:混合C57BL/6J和129Sv
阅读提示:材料与方法‘Mouse model for induction of constitutive FOXL2 expression’
免疫荧光和TUNEL
抗体稀释度及编号:FOXL2 1:300 (Novus NB100-1277);NR5A1 1:500;His-Tag 1:300 (Abcam ab9108);DDX4 1:500 (Abcam ab13840);Laminin 1:300 (Sigma L9393);TRA98 1:500 (Abcam ab82527);HSD3B 1:500 (CosmoBio K0607);aSMA 1:500 (Abcam ab5694);CYP17A1 1:200 (Santa Cruz sc-46081);NR2F2 1:300 (R&D Systems PP-H7147-10);AMH 1:500 (Santa Cruz sc-6886);WT1 1:300 (Abcam ab15249);二抗1:300;TUNEL试剂盒(Roche)
阅读提示:材料与方法‘Immunofluorescence, TUNEL assay and histological analyses’
组织学和卵泡计数
切片厚度5μm;多卵泡计数:P9卵巢,每50μm取8个代表切片,n=4/基因型;定义:含>1个卵母细胞的卵泡
阅读提示:材料与方法‘Polyovular follicle incidence’,图2C
RNA提取和qPCR
样本量:E14.5 n=6/基因型;P9 n=7-8/基因型;成年 n=4-6/基因型;RNA提取试剂盒:PicoPure (Thermo Fisher) 或 RNeasy (Qiagen);cDNA合成:300ng(E14.5,P9)或1μg(成年);内参Gapdh;Taqman探针/引物见补充表S1
阅读提示:材料与方法‘RNA extraction and Real-Time PCR analysis’,图1C, 4C, 6C-D
动情周期和激素测量
阴道涂片:每日一次,连续3周,50μL 0.9% NaCl,n=5/基因型;激素测量:8周龄,间情期,n=6/基因型;FSH/LH:Pituitary Panel Multiplex;孕酮:ELISA (IBL);雌二醇:ELISA (Calbiotech)
阅读提示:材料与方法‘Estrous cycle assessment’和‘Hormone measurement’,图3C-D, 4D
统计分析
正态性Shapiro–Wilk检验;两组比较:Student t-test(卵泡发生率、E14.5/P9表达);Mann–Whitney检验(成年激素、成年表达);数据表示mean ± SEM;显著性水平:*p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001
阅读提示:材料与方法‘Statistical analyses’