RAB3IL1:男性不育自噬-铁死亡轴的关键调控因子

RAB3IL1: a key regulator in the autophagy-ferroptosis axis of male infertility†

作者信息Binyu Ma, Zhidan Hong, Ying Gao, Yingjing Wan, Xuanyi He, Mei Wang, Yuanzhen Zhang
PMID40503859
发布时间2025-10-14
DOI10.1093/biolre/ioaf127

实验完整度

包含患者样本分析、体外细胞模型、体内动物模型及转录组学等多层级证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

睾丸组织样本(iNOA和OA患者) TM4小鼠支持细胞系 C57BL/6小鼠模型

重点核对

TM4细胞用6.4 μM erastin处理48小时 小鼠腹腔注射20 mg/kg erastin,持续7天 3-MA浓度:体外120 μM,体内30 mg/kg 患者睾丸组织样本量为iNOA和OA各3例 动物实验每组6只小鼠

摘要

铁死亡是一种铁依赖性的调节性细胞死亡形式,以磷脂过氧化为特征,在多种疾病中发挥关键作用。然而,其在男性不育(尤其是特发性非梗阻性无精子症,iNOA)中的作用在很大程度上仍未得到探索。特发性非梗阻性无精子症占男性不育病例的10%-15%,由于其病因不明,构成了重大的临床挑战。本研究探讨了铁死亡与iNOA之间的潜在联系,发现iNOA患者睾丸中铁死亡和自噬均过度激活,同时血睾屏障(BTB)严重受损。BTB由支持细胞之间的紧密连接形成,对维持精子发生微环境至关重要。使用铁死亡诱导剂erastin(胱氨酸反向转运体溶质载体家族7成员11(SLC7A11)的拮抗剂),我们在小鼠支持细胞中建立了铁死亡模型,证明铁死亡激活导致细胞骨架紊乱和BTB破坏,并伴有过度自噬激活。值得注意的是,使用3-甲基腺嘌呤抑制自噬可显著挽救erastin诱导的铁死亡并恢复BTB完整性,突显了铁死亡与自噬之间在维持精子发生微环境中的关键相互作用。此外,通过对iNOA睾丸和支持细胞的联合转录组分析,我们确定了RAB3IL1是铁死亡的新型调控因子。在机制上,Rab3il1敲低通过SLC7A11的转位诱导铁死亡,导致细胞骨架缺陷和BTB损伤。我们的发现强调了由RAB3IL1调控的铁死亡-自噬轴在维持精子发生微环境中的关键作用,为恢复iNOA患者的精子发生提供了潜在的治疗靶点。

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
铁死亡及其与自噬的相互作用是否通过破坏血睾屏障参与特发性非梗阻性无精子症(iNOA)的病理过程?
核心机制
RAB3IL1通过调控SLC7A11的膜定位影响铁死亡,进而导致支持细胞肌动蛋白细胞骨架紊乱和血睾屏障损伤;自噬与铁死亡之间存在相互作用,自噬激活可加剧铁死亡。
主要证据
患者睾丸组织显示铁死亡和自噬激活及BTB破坏;erastin诱导的TM4细胞铁死亡模型及小鼠模型显示细胞骨架和BTB损伤,自噬抑制剂3-MA可缓解;Rab3il1敲低通过SLC7A11转位诱导铁死亡。
研究意义
研究揭示了铁死亡-自噬轴在维持精子发生微环境中的关键作用,为iNOA提供了潜在的治疗靶点。

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

患者样本分析

评估iNOA患者睾丸组织中铁死亡、自噬和血睾屏障的状态。

收集iNOA和OA患者睾丸活检组织,进行HE染色、TEM、RNA-seq和铁水平检测。

2

体外铁死亡模型建立

验证erastin能否在小鼠支持细胞中诱导铁死亡。

用erastin处理TM4细胞,检测细胞活力、铁离子水平、脂质过氧化、GPX4活性及超微结构。

3

自噬与铁死亡相互作用

探究自噬在erastin诱导的铁死亡中的作用。

使用自噬抑制剂3-MA处理TM4细胞,检测铁死亡和自噬标志物变化。

4

体外细胞骨架与BTB损伤评估

评估铁死亡对支持细胞细胞骨架和血睾屏障蛋白的影响。

通过免疫荧光和Western blot检测细胞骨架和BTB相关蛋白。

5

小鼠体内模型验证

验证erastin诱导的铁死亡对小鼠睾丸功能的影响及3-MA的保护作用。

小鼠腹腔注射erastin和/或3-MA,进行组织学、精子参数、激素水平和BTB完整性分析。

6

转录组联合分析与机制验证

鉴定参与铁死亡的关键调控分子并验证其机制。

对患者睾丸和TM4细胞RNA-seq数据进行联合分析,筛选候选基因,并通过siRNA敲低和过表达验证RAB3IL1对SLC7A11的调控。

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
DMEM/F-12培养基Procell--
胎牛血清TianHang Biotechnology--
ErastinMedChemExpressHY-15763
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
3-甲基腺嘌呤Selleck ChemicalS2767
铁检测试剂盒DojindoI291
CCK-8试剂盒DojindoCK04
FerroOrangeDojindoF374
C11-BODIPY (581/591)Molecular Probes, Invitrogen--
GPX4活性检测试剂盒SolarbioBC6265
mCherry-GFP-LC3B腺病毒BeyotimeC3006
TRIzol试剂Invitrogen--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒NEB#E7530L
Lipofectamine 3000Thermo Fisher--
RIPA裂解液Beyotime--
增强型BCA蛋白检测试剂盒Beyotime--
SDS-PAGE上样缓冲液Beyotime--
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
抗SLC7A11抗体abcamab307601
抗HO-1抗体Proteintech10701-1-AP
抗GPX4抗体Proteintech67763-1-Ig
抗FTH1抗体AbclonalA19544
抗FTL抗体Proteintech10727-1-AP
抗P62抗体Proteintech18420-1-AP
抗Beclin1抗体Proteintech11306-1-AP
抗LC3B抗体Proteintech14600-1-AP
抗N-钙黏蛋白抗体AbclonalA19083
抗p (Tyr407) FAK抗体BaijiaIPH0674
抗p (Tyr397) FAK抗体BaijiaIPH0673
抗FAK抗体AbclonalA21578
抗β-连环蛋白抗体AbclonalA20221
抗Occludin抗体Proteintech13409-1-AP
抗Connexin43抗体AbclonalA11752
抗NUDC抗体BaijiaIPB4922
抗PDLIM1抗体Proteintech11674-1-AP
HiScript III RT SuperMix for qPCR (+gDNA wiper)VazymeR323-01
SYBR Green RT-qPCR预混液VazymeQ111-C1
StepOnePlus实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
抗SOX9抗体AbclonalA19710
抗Connexin43抗体AbclonalA23928PM
Alexa Fluor 568偶联链霉亲和素----
DAPI----
鬼笔环肽----
生物素----

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
患者样本收集
样本量:iNOA和OA各3例睾丸组织;精液样本:健康供体28例、OAT 11例、iNOA 10例
阅读提示:见Materials and methods 'Patients and sample collection'
细胞培养与铁死亡诱导
TM4细胞用erastin 6.4 μM处理48小时;DMSO浓度<0.1%
阅读提示:见Materials and methods 'Cell lines and cell culture'
自噬抑制处理
3-MA浓度:体外120 μM,体内30 mg/kg
阅读提示:见Materials and methods 'Cell lines and cell culture'及'Animal experiments'
动物实验
小鼠品系C57BL/6,雄性和7周龄,体重20-23g;每组6只;erastin剂量20 mg/kg,腹腔注射,连续7天
阅读提示:见Materials and methods 'Animal experiments'
血睾屏障完整性检测
生物素示踪法:10 mg/mL生物素溶液,注射50 μL,扩散30分钟
阅读提示:见Materials and methods 'Blood-testis barrier integrity assay'
转录组测序
DEGs筛选标准:|log2FC|≥1且q<0.05
阅读提示:见Materials and methods 'RNA-sequencing'