褪黑素刺激人颗粒黄体细胞芳香化酶表达和雌二醇产生:与卵巢过度刺激综合征患者高血清雌二醇水平的相关性

Melatonin stimulates aromatase expression and estradiol production in human granulosa-lutein cells: relevance for high serum estradiol levels in patients with ovarian hyperstimulation syndrome.

作者信息Jung-Chien Cheng, Lanlan Fang, Yiran Li, Sijia Wang, Yuxi Li, Yang Yan, Qiongqiong Jia, Ze Wu, Zhen Wang, Xiaoyu Han, Ying-Pu Sun
PMID32855437
发布时间2020-08
DOI10.1038/s12276-020-00491-w

实验完整度

高

包含体外原代细胞实验、小鼠体内模型、患者样本检测及机制验证,多层级实验支持结论。

主要模型

人颗粒黄体细胞(hGL细胞)原代培养 小鼠OHSS模型(ICR小鼠) OHSS患者与非OHSS患者的卵泡液和hGL细胞样本

重点核对

原代hGL细胞的分离与培养条件,包括细胞密度、培养基、处理浓度(500μM褪黑素)和时间(24h) 小鼠OHSS模型的建立方法,包括PMSG和hCG的剂量及给药时间,以及luzindole的剂量(10mg/kg)和处理时间 OHSS患者和非OHSS患者的纳入标准、卵泡液采集和处理方法 siRNA敲低CREB的效率及其对褪黑素诱导芳香化酶表达的影响

摘要

卵巢过度刺激综合征(OHSS)是体外受精(IVF)治疗中控制性卵巢过度刺激(COH)相关的最危及生命和可能致命的并发症之一。虽然OHSS的发病机制尚不清楚,但在人绒毛膜促性腺激素(hCG)给药前血清雌二醇(E2)水平升高与OHSS风险相关。松果体激素褪黑素及其受体在人颗粒细胞中表达,并已被证明能刺激E2的产生。然而,褪黑素对人颗粒细胞中芳香化酶(负责E2生物合成关键步骤的酶)表达的影响仍有待确定。在此,我们证明褪黑素通过褪黑素受体介导的PKA-CREB通路,在原代培养的人颗粒黄体(hGL)细胞中上调芳香化酶的表达。使用小鼠OHSS模型,我们证明褪黑素受体抑制剂luzindole的给药抑制了OHSS的发展。此外,与对照小鼠相比,OHSS小鼠卵巢芳香化酶的表达和血清E2水平上调,但这种上调通过抑制褪黑素功能而被减弱。此外,临床结果显示,OHSS患者的hGL细胞中芳香化酶表达水平上调。OHSS患者卵泡液中的褪黑素和E2水平显著高于非OHSS患者。此外,褪黑素水平与卵泡液中E2水平呈正相关。本研究有助于阐明介导hGL细胞芳香化酶表达的机制,并为解释OHSS患者高E2水平提供了潜在机制。

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
褪黑素是否能通过调控芳香化酶表达影响雌二醇产生,并参与卵巢过度刺激综合征的病理过程?
核心机制
褪黑素通过MT1和MT2受体激活PKA-CREB信号通路,上调芳香化酶(CYP19A1)表达,进而促进雌二醇(E2)产生,可能导致OHSS中高E2水平。
主要证据
体外实验显示褪黑素上调hGL细胞芳香化酶mRNA和蛋白水平,并通过受体拮抗剂和PKA抑制剂验证通路;小鼠OHSS模型中,褪黑素受体抑制剂luzindole减弱卵巢芳香化酶表达和血清E2升高;临床样本显示OHSS患者hGL细胞芳香化酶表达升高,且卵泡液褪黑素和E2水平正相关。
研究意义
研究揭示了褪黑素在调节hGL细胞芳香化酶表达和E2产生中的作用,为OHSS高E2水平提供了潜在机制,可能为OHSS的替代治疗策略提供思路。

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

检测褪黑素对hGL细胞芳香化酶表达的影响

验证褪黑素是否能调节hGL细胞中芳香化酶的表达。

用不同浓度褪黑素(5, 50, 500μM)处理原代hGL细胞24h,检测芳香化酶mRNA和蛋白水平;用500μM褪黑素处理24或48h检测蛋白水平的时间效应。

2

验证褪黑素受体在调控中的作用

确定介导褪黑素诱导芳香化酶表达的受体类型。

使用MT2选择性拮抗剂4-P-PDOT和MT1/MT2非选择性拮抗剂luzindole预处理hGL细胞,再给予褪黑素,检测芳香化酶表达和E2产生。

3

验证PKA-CREB通路的参与

探究褪黑素上调芳香化酶表达是否依赖于PKA-CREB信号通路。

检测褪黑素处理对CREB磷酸化的影响;使用PKA抑制剂H-89和CREB siRNA敲低验证通路必要性。

4

评估抑制褪黑素功能对小鼠OHSS模型的影响

在体内验证褪黑素信号对OHSS病理的贡献。

建立小鼠OHSS模型,给予luzindole抑制褪黑素受体,检测卵巢大小、体重、卵巢重量、VEGF和芳香化酶表达以及血清E2水平。

5

检测OHSS患者样本中的芳香化酶和激素水平

验证临床样本中芳香化酶表达和激素水平与OHSS的关系。

收集非OHSS和OHSS患者的卵泡液和hGL细胞,检测芳香化酶mRNA和蛋白水平、褪黑素和E2水平,并进行相关性分析。

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
抗芳香化酶抗体Bio-Rad LaboratoriesMCA2077
抗α-微管蛋白抗体EngibodyAT0007
抗磷酸化CREB (Ser133)抗体Cell Signaling Technology9198
抗CREB抗体Cell Signaling Technology9197
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGBio-Rad Laboratories--
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgGBio-Rad Laboratories--
褪黑素Sigma-Aldrich Corp.--
LuzindoleSigma-Aldrich Corp.--
H-89Sigma-Aldrich Corp.--
DMEM/F-12培养基Gibco--
活性炭/葡聚糖处理的胎牛血清HyClone--
青霉素和硫酸链霉素Boster--
RNeasy Plus Mini试剂盒QIAGEN--
iScript反转录试剂盒Bio-Rad Laboratories--
SYBR Green PCR主混合物Applied Biosystems--
靶向人CREB的ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmacon--
siCONTROL非靶向池siRNADharmacon--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
人褪黑素ELISA试剂盒Abcam--
人雌二醇ELISA试剂盒Elabscience--
抗芳香化酶抗体(#40809)Signalway Antibody40809
Dako REAL EnVision检测系统DakoK5007

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
原代hGL细胞培养与处理
细胞密度5×10^4 cells/cm²,培养5天;褪黑素浓度500μM,处理24h;培养基中血清浓度0.5%
阅读提示:Materials and methods: Primary culture of human granulosa-lutein (hGL) cells; Results: 'Melatonin stimulates aromatase expression in hGL cells' and Figure 1 legend
受体拮抗剂实验
4-P-PDOT和luzindole浓度10μM,预处理30min
阅读提示:Results: 'Stimulation of aromatase expression and E2 production by melatonin is mediated by MT1 and MT2 receptors' and Figure 2 legend
PKA-CREB通路验证
H-89浓度10μM,预处理30min;siRNA转染浓度100nM,转染48h
阅读提示:Results: 'The PKA-CREB pathway mediates melatonin-stimulated aromatase expression' and Figure 3 legend
小鼠OHSS模型
5周龄ICR雌性小鼠;PMSG 20 IU/天连续4天,第4天hCG 7 IU;luzindole 10mg/kg,第4-6天;对照组PMSG 5 IU,48h后hCG 7 IU
阅读提示:Materials and methods: Mouse OHSS model; Results: 'Blocking melatonin function attenuates the pathogenesis of OHSS in mice' and Figure 4 legend
临床样本收集与检测
患者年龄20-35岁,非OHSS组n=40,OHSS组n=20;卵泡液离心1200rpm 10min;hGL细胞分离用于mRNA和蛋白检测
阅读提示:Materials and methods: Human follicular fluid samples; Results: 'Aromatase expression levels are upregulated in hGL cells and follicular fluid from OHSS patients' and Figure 5 legend