组成型LH受体活性损害NO介导的阴茎平滑肌松弛

Constitutive LH receptor activity impairs NO-mediated penile smooth muscle relaxation

作者信息Deepak S Hiremath, Fernanda B M Priviero, R Clinton Webb, CheMyong Ko, Prema Narayan
PMID33112284
发布时间2021-01
DOI10.1530/REP-20-0447

实验完整度

包含行为学(阿扑吗啡诱导勃起)、离体功能(海绵体肌条收缩和松弛)、分子检测(RT-qPCR、Western blot)、形态学(免疫组化)及cGMP水平测定等多个独立证据层级,并进行了功能验证。

主要模型

KiLHRD582G小鼠(LHCGR D582G组成型激活突变敲入模型) WT小鼠(野生型同窝对照) 体外阴茎海绵体肌条

重点核对

小鼠品系:B6129S-Lhcgrtm1.1Pnara/J(JAX#029311),雄性26-36周龄 阿扑吗啡给药剂量:3.2 μg/kg皮下注射,溶于0.1%抗坏血酸 海绵体肌条预收缩:10^-5 M苯肾上腺素,累积浓度检测松弛 cGMP测定:SNP (10^-5 M)、ACh (10^-6 M)、BAY 41-2272 (10^-5 M)刺激 样本量:每组n=4-6,重复数及统计方法(非配对t检验)

摘要

黄体生成素受体(LHCGR)的及时激活对生育能力至关重要。LHCGR的功能获得性突变导致家族性男性限制性性早熟(FMPP),原因是睾酮的过早合成。我们实验室先前开发了一种表达LHCGR组成型激活突变的小鼠模型(KiLHRD582G)。KiLHRD582G小鼠因性功能障碍而逐渐不育,并表现出阴茎平滑肌丢失和软骨细胞积聚。在本研究中,我们检验了KiLHRD582G小鼠因平滑肌功能受损而勃起功能障碍的假说。阿扑吗啡诱导的勃起研究确定KiLHRD582G小鼠存在勃起功能障碍。使用阴茎海绵体肌条评估阴茎平滑肌和内皮功能。KiLHRD582G小鼠阴茎内皮细胞含量没有改变。对乙酰胆碱和一氧化氮供体硝普钠的最大松弛反应在KiLHRD582G小鼠中显著降低,表明一氧化氮(NO)介导的信号传导受损。在KiLHRD582G小鼠中,响应于乙酰胆碱、硝普钠和可溶性鸟苷酸环化酶刺激剂BAY 41-2272的环磷酸鸟苷(cGMP)水平显著降低。NOS1、NOS3和PRKG1的表达未改变。平滑肌收缩的Rho激酶信号通路未改变。总之,这些数据表明KiLHRD582G小鼠因NO介导的可溶性鸟苷酸环化酶激活受损,导致cGMP水平降低和阴茎平滑肌松弛减少,从而发生勃起功能障碍。这些在KiLHRD582G小鼠中的研究表明,小鼠LHCGR的功能获得性突变通过损害阴茎平滑肌中NO介导的信号通路而导致勃起功能障碍。关键词:LH受体,组成型激活,勃起功能障碍,NO信号。

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
LHCGR组成型激活是否通过损害阴茎平滑肌功能导致勃起功能障碍?
核心机制
LHCGR组成型激活导致NO介导的可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)激活受损,使cGMP产生减少,进而损害阴茎平滑肌松弛。
主要证据
阿扑吗啡诱导勃起减少;海绵体肌条对ACh和SNP的最大松弛反应降低;cGMP水平对ACh、SNP和BAY 41-2272反应降低;NOS1、NOS3、PRKG1表达无变化,Rho激酶通路无改变。
研究意义
预测FMPP患者可能面临长期勃起功能障碍的生殖病理风险,并揭示高睾酮水平通过影响平滑肌功能导致ED的潜在机制。

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

动物模型与行为学验证

验证KiLHRD582G小鼠是否存在勃起功能障碍

使用26-36周龄雄性WT和KiLHRD582G小鼠,皮下注射阿扑吗啡(3.2 μg/kg)或生理盐水,通过视频记录评估勃起反应。

2

细胞外基质成分检测

评估ECM成分改变是否导致勃起功能障碍

通过RT-qPCR检测海绵体组织中Col1a1、Col1a2、Col3a1、Eln、Fbn1和Fbn2的mRNA表达。

3

内皮细胞含量与功能评估

验证内皮细胞含量和功能是否受损

通过免疫组化(MECA-32染色)评估内皮细胞含量,RT-qPCR和Western blot检测NOS3表达,并测量ACh诱导的内皮依赖性松弛。

4

平滑肌功能检测

评估平滑肌收缩和松弛功能是否改变

使用海绵体肌条,检测苯肾上腺素诱导的收缩和硝普钠诱导的松弛反应。

5

NO-cGMP通路分子表达分析

检测NO信号通路中关键酶的表达变化

通过RT-qPCR和Western blot检测NOS1、NOS3、PDE5和PRKG1在mRNA和蛋白水平的表达。

6

Rho激酶通路评估

排除Rho激酶通路改变对平滑肌松弛的影响

使用Y-27632检测Rho激酶抑制诱导的松弛,并通过RT-qPCR检测Rhoa、Rock1和Rock2的表达。

7

cGMP水平测定

验证可溶性鸟苷酸环化酶活性是否受损

使用ELISA测定在SNP、ACh和BAY 41-2272刺激下海绵体组织的cGMP含量。

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
乙酰胆碱Cayman Chemical--
硝普钠Sigma Aldrich--
Y-27632Tocris--
TRIzol试剂Invitrogen--
M-MLV逆转录酶Promega--
PowerUP SYBR Green预混液Applied Biosystems--
RIPA裂解缓冲液Santa Cruz Biotechnologysc-24948
考马斯亮蓝(Bradford)蛋白定量试剂盒Thermofisher Scientific--
Immobilin-FL PVDF膜Millipore-Sigma--
Odyssey封闭缓冲液LI-COR Biosciences--
抗兔单克隆NOS3抗体Cell Signaling Technology32027
多克隆PDE5抗体Cell Signaling Technology2395
多克隆NOS1抗体Cell Signaling Technology4234
单克隆PRKG1抗体Cell Signaling Technology3248
抗山羊GAPDH抗体R&D systemsAF5718
驴抗兔Alexa Flour 790偶联二抗Invitrogen--
驴抗山羊Alexa Flour 680偶联二抗Invitrogen--
Odyssey CLx红外成像系统LI-COR Biosciences--
MECA-32抗体----
生物素化的山羊抗大鼠二抗Vector Laboratories--
Vectastain Elite ABC-DAB试剂盒Vector Laboratories--
cGMP ELISA试剂盒Cayman Chemical--
肌动描记器浴槽Danish Myograph Technology--
PowerLab数据采集系统AD instruments--
Prism 5软件Graphpad Software Inc.--

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
小鼠品系(KiLHRD582G,JAX#029311)、年龄(26-36周龄)、性别(雄性)、饲养条件(12小时光照/黑暗周期,标准饲料Purina LabDiet 5008)
阅读提示:Materials and Methods - Animal Care
行为学实验
阿扑吗啡剂量(3.2 μg/kg)、给药方式(皮下注射)、溶剂(0.1%抗坏血酸)、适应时间(30分钟)、观察时间(30分钟)、勃起判定标准
阅读提示:Materials and Methods - Apomorphine-induced erection studies
离体功能实验
PSS缓冲液组成、预收缩药物(PE,10^-5 M)、测试药物浓度(SNP:10^-9-10^-5 M;ACh:10^-9-10^-6 M)、肌条制备方法(去除尿道和神经束)、静息张力(5 mN)、温度(37°C)、气体(95% O2/5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods - Functional studies in cavernosal strips
分子表达检测
RNA提取方法(TRIzol)、cDNA合成(M-MLV逆转录酶)、RT-qPCR试剂(PowerUP SYBR Green)、内参基因(Rps2)、ΔΔCT方法;Western blot蛋白上样量(40 μg)、一抗浓度及货号(NOS3 #32027, PDE5 #2395, NOS1 #4234, PRKG1 #3248, GAPDH AF5718)、二抗浓度
阅读提示:Materials and Methods - Real-time quantitative PCR and Western blot analysis
cGMP测定
刺激物及浓度(SNP 10^-5 M, ACh 10^-6 M, BAY 41-2272 10^-5 M)、组织处理(预收缩PE 10^-5 M)、cGMP ELISA试剂盒(Cayman)
阅读提示:Materials and Methods - Determination of cGMP levels