PRL7D1在Leydig细胞中的过表达导致小鼠雄性生殖功能障碍

Overexpression of PRL7D1 in Leydig Cells Causes Male Reproductive Dysfunction in Mice.

作者信息Yaping Liu, Xingyu Su, Jie Hao, Maoxin Chen, Weijia Liu, Xiaogang Liao, Gang Li
PMID26771609
发布时间2016-01-13
DOI10.3390/ijms17010096

实验完整度

包含遗传修饰动物模型、精子计数、组织学检查、凋亡检测、激素测定和蛋白表达分析等多个独立证据层级,并进行了功能与机制验证。

主要模型

Leydig细胞特异性过表达PRL7D1的转基因小鼠(Prl7d1-TG) 野生型C57BL/6小鼠(WT)

重点核对

Leydig细胞特异性过表达PRL7D1的转基因小鼠(Prl7d1-TG) 野生型C57BL/6小鼠(WT) 4月龄雄性小鼠,每组n=6 精子计数、窝产仔数、TUNEL凋亡、血清及睾丸内睾酮水平、Western blot检测蛋白表达

摘要

催乳素家族7亚家族d成员1(PRL7D1)在小鼠胎盘中被发现。我们最近的工作表明,PRL7D1也存在于小鼠睾丸Leydig细胞中,并且睾丸中PRL7D1的表达表现出与年龄相关的增加。在本研究中,我们生成了Leydig细胞特异性PRL7D1过表达的转基因小鼠,以探索其在雄性生殖过程中的功能。Prl7d1雄性小鼠表现为生育力低下,表现为精子数量减少和窝产仔数减少。Prl7d1转基因小鼠的睾丸组织学上表现正常,但凋亡生殖细胞的频率增加。与野生型小鼠相比,Prl7d1转基因小鼠的睾酮浓度也较低。机制研究表明,Prl7d1转基因小鼠在类固醇生成急性调节蛋白(STAR)和羟基-δ-5-类固醇脱氢酶、3β-和类固醇δ-异构酶簇(HSD3B)的睾丸表达方面存在缺陷。进一步研究表明,PRL7D1过表达影响了Sertoli细胞中转铁蛋白(TF)的表达。这些结果表明,PRL7D1过表达可能导致生殖细胞凋亡增加,并通过降低某些类固醇生成相关基因的表达对Leydig细胞中的睾酮产生发挥抑制作用。此外,PRL7D1似乎在Sertoli细胞的功能中发挥重要作用,进而影响雄性生育力。我们得出结论,PRL7D1的表达水平与雄性小鼠的生殖功能相关。

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
PRL7D1在Leydig细胞中的过表达是否会影响雄性小鼠的生殖功能,其潜在机制是什么?
核心机制
PRL7D1过表达通过降低类固醇生成相关蛋白STAR和HSD3B的表达来抑制睾酮合成,并通过上调促凋亡蛋白cleaved CASP3和BAX导致生殖细胞凋亡增加,同时可能通过降低Sertoli细胞中TF表达损害Sertoli细胞功能,从而影响雄性生育力。
主要证据
Leydig细胞特异性过表达PRL7D1的转基因小鼠表现出精子数量减少、窝产仔数降低、血清和睾丸内睾酮水平下降、TUNEL阳性生殖细胞增加,以及STAR、HSD3B和TF蛋白表达降低,而LHR、TSPO、CYP11A1、GnRH和LH水平无显著变化。
研究意义
PRL7D1表达的适当水平对于小鼠睾丸的发育和功能至关重要,其过表达可能对生殖功能产生负面影响,为进一步理解PRL家族成员在雄性生殖中的作用提供了新的动物模型和证据。

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

构建Leydig细胞特异性PRL7D1过表达转基因小鼠

在体内研究PRL7D1在睾丸Leydig细胞中过表达对雄性生殖功能的影响。

利用Lhr启动子驱动Flag-Prl7d1-SV40转基因构建体,通过显微注射到C57BL/6小鼠受精卵原核中,产生转基因小鼠,并通过PCR和Western blot验证PRL7D1和FLAG标签在睾丸中的表达。

2

评估转基因小鼠的生育力和精子数量

确定PRL7D1过表达是否影响雄性小鼠的生育能力和精子生成。

对4月龄野生型和Prl7d1转基因小鼠进行交配实验,记录怀孕雌鼠数量和窝产仔数;同时通过附睾尾精子计数评估精子数量。

3

组织学检查和生殖细胞凋亡检测

评估PRL7D1过表达对睾丸组织形态和生殖细胞凋亡的影响,以解释生育力下降的原因。

对睾丸切片进行HE染色,观察组织形态并测量生精小管直径和周长;使用TUNEL检测凋亡细胞,并通过Western blot分析凋亡相关蛋白BAX、BCL2和cleaved CASP3的表达。

4

测定血清和睾丸内激素水平

评估PRL7D1过表达对下丘脑-垂体-性腺轴和睾酮合成的影响。

通过ELISA检测血清睾酮、GnRH和LH水平,以及睾丸内睾酮水平,以确定睾酮水平的降低是否由睾丸内合成减少或上游激素信号改变引起。

5

分析睾酮合成相关蛋白的表达

确定PRL7D1过表达导致睾酮降低的分子机制。

通过Western blot检测Leydig细胞中参与睾酮合成的关键蛋白LHR、STAR、TSPO、HSD3B和CYP11A1的表达水平。

6

分析Sertoli细胞功能相关蛋白的表达

评估PRL7D1过表达是否影响Sertoli细胞功能,进一步解释其对精子生成的影响。

通过Western blot检测Sertoli细胞特异性蛋白SHBG、TF、CLDN11和TJP1的表达水平,以评估Sertoli细胞功能。

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。

验证细胞功能变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
蛋白质提取试剂盒Beyotime Biotechnology--
Beyo ECL Plus蛋白质印迹试剂Beyotime Biotechnology--
睾酮ELISA试剂盒USCN--
GnRH ELISA试剂盒USCN--
LH ELISA试剂盒USCN--
pMD18-T载体Takara--
通用基因组DNA提取试剂盒Takara--
TUNEL凋亡检测试剂盒Beyotime Biotechnology--
抗SHBG抗体Biossbs-2410R
抗BAX抗体Biossbs-0127R
抗BCL2抗体Biossbs-0032R
抗CASP3抗体Biossbs-0081R
抗CYP11A1抗体Biossbs-10099R
抗TSPO抗体Biossbs-3674R
抗CLDN11抗体Life Technologies36-4500
抗TJP1抗体Life Technologies61-7300
抗FLAG抗体Proteintech20543-1-AP
抗TF抗体Proteintech17435-1-AP
抗LHR抗体Proteintech19968-1-AP
抗HSD3B抗体Santa Cruz Biotechnologysc-30821
抗STAR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-25806
抗PRL7D1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-98474
ImageJ软件----

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
转基因小鼠构建
Lhr启动子片段长度、Flag-Prl7d1-SV40构建体的序列、显微注射的DNA浓度和注射方法。
阅读提示:参见4.2 Transgene Construction和4.3 Generation of Prl7d1 Overexpressing Mice
生育力评估
雄性小鼠的周龄(4月龄)、每组雄鼠数量(n=6)、雌鼠数量(每雄鼠2只)、交配持续时间(8天)、怀孕判定标准和窝产仔数记录方法。
阅读提示:参见4.10 Assessment of Fertility
精子计数
附睾尾处理方式(在DMEM中切碎)、计数方法(血细胞计数器)、每组小鼠数量(n=6)。
阅读提示:参见4.8 Sperm Counts
激素测定
血清和睾丸内睾酮、LH、GnRH的ELISA检测步骤、样本制备方法(血清收集时间和组织匀浆方法)、每组小鼠数量(n=6)。
阅读提示:参见4.4 Blood Collection and Tissue Removal和4.9 LH, GnRH and Testosterone Measurements
蛋白表达分析
Western blot实验条件,包括蛋白提取方法(RIPA裂解液)、蛋白浓度测定(BCA法)、SDS-PAGE浓度(10%)、一抗和二抗的稀释比例(见表2)、内参蛋白(ACTB)。
阅读提示:参见4.11 Western Blotting和表2